Nanospace-kontrolleret guldmateriale skabt ved hjælp af molekylær teknologi

En forskningsgruppe ledet af Yusuke Yamauchi, en uafhængig forsker ved International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), NIMS, i samarbejde med andre forskningsorganisationer i Japan og i udlandet, med succes udviklet et nanoporøst guldmateriale med en regelmæssig, ensartet porearrangement ved anvendelse af polymerer som en skabelon.

Nanoporøse materialer, har indre porer på flere nanometer i diameter og et stort forhold mellem overflade og volumen, har potentiale til at producere nye kemiske reaktioner, og er således blevet grundigt undersøgt i jagten på at udvikle nye katalysatorer og absorberende materialer. I særdeleshed, det er blevet foreslået at anvende nanoporøse guldmaterialer på forskellige områder såsom elektronik, katalysatorer og medicin, og det er blevet rapporteret, at de blev behandlet til forskellige former, såsom guldnanopartikler, guld nanoroder og guld nanotråde. Imidlertid, disse konventionelle nanoporøse guldmaterialer har temmelig uregelmæssige porearrangementer, og man havde håbet at fremstille nanoporøse guldmaterialer, hvis porestørrelse frit kan manipuleres.

I de seneste år, det er blevet muligt at syntetisere mesoporøse metaller med en metalramme ved hjælp af amfipatiske molekyler (f.eks. overfladeaktive stoffer) som en skabelon. I dette studie, vi skabte kugleformede miceller med ensartet størrelse (molekylær samling) ved at justere koncentrationen af ​​polymerer, der besidder både hydrofobe og hydrofile egenskaber (amfipatiske blokcopolymerer) i en fortyndet opløsning. Ved at bruge disse polymerer som en skabelon, vi reducerede guldioner, mens vi præcist kontrollerede elektrolytisk aflejring, hvilket resulterer i en vellykket dannelse af nanoporer, hvis størrelser svarede til størrelserne på de anvendte miceller, over overfladerne af guldfilmene.

I porerne i de nanoporøse guldmaterialer, vi observerede et stærkt elektrisk felt og overfladeforbedret Raman -spredning (SERS). Det forventes, at disse særprægede egenskaber vil have forskellige anvendelser, såsom et SERS-aktiveret substrat til molekylær sensing og elektrodekatalysator. Også, denne teknologi kan anvendes på forskellige metaller og legeringer ud over guld. Desuden, da porestørrelse kan justeres til forskellige diametre ved at ændre molekylstørrelsen af ​​blokcopolymererne, det er muligt at designe metal nanospace -materialer, der opfylder brugernes specifikke behov med hensyn til sammensætning og struktur.

Denne forskning blev udført som en del af projektet bioelektronik og biofotonik sponsoreret af JST's program "Infrastrukturudvikling til fremme af internationalt videnskabeligt og teknologisk samarbejde."