多金屬奈米晶（multimetallic nanocrystals），因多種金屬元素之間的協同效應，展現出單一金屬材料無法企及的物理、化學和催化特性，在材料科學與催化領域受到廣泛關注。然而，要合成出這類材料卻相當困難：當溶液中同時存在多種金屬前驅物時，各金屬因還原電位、成核動力學等等各不相同，往往在不同時間點以不同方式還原和沉積，導致最終產物呈現多種粒子共存的混雜狀態。目前，碳熱衝擊合成（carbothermal shock synthesis）、雷射消融等高能方法雖可快速製備多金屬奈米晶，但對粒子形貌的控制能力有限，難以大量製備。膠體合成（colloidal synthesis）雖具備精確調控粒徑和形貌的優勢，但一直苦於如何在多種金屬競爭還原的條件下，得到組成均一的產物。在種晶介導合成法（seed-mediated synthesis）中，金屬前驅物的還原理應發生在種晶表面（異相成核），但在多種金屬前驅物競爭之下，也可能繞過種晶、直接在溶液中自行成核（均相成核），大量副產物因此接踵而至。因此，如何在競爭反應如此複雜的體系中，仍能引導合成走向組成均一的產物，一直是多金屬奈米晶合成領域需要突破的課題。

近日，美國史丹佛大學和韓國科學技術院的研究團隊，以釕（Ru）奈米晶作為種晶，系統性地探索了鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）四種金屬前驅物在競爭還原條件下的行為，發現了「成分聚焦效應（composition-focusing effect）」。該效應指的是，當同時引入的金屬種類愈多，最終產物反而愈均一。雙金屬體系中，Ru/Fe、Ru/Co等組合均產生粒徑不均、組成雜亂的混合產物；但四種金屬前驅物同時加入時，最終只生成一種產物（理論上有31種可能的產物），即粒徑14.1±1.4奈米、組成高度均一的五金屬奈米晶RuFeCoNiCu。時間序列分析展示了背後的機制：Cu率先在Ru種晶上成核，形成Ru/Cu異質二聚體（heterodimer），繼而成為Co和Ni的成核位點；Co和Ni搶佔種晶表面，抑制了Cu的過量沉積，並確保所有種晶均被利用；Fe最後沉積在最外層，最終構成五金屬奈米晶。在催化性能測試中，搭載於氧化鋁的RuFeCoNiCu奈米晶在氨分解反應中，催化速率超過純Ru催化劑的四倍，且經過900°C高溫12小時後，仍能維持結構完整性和催化活性。