Bredere horisonter for højt ordnede nanohul-arrays

Forskere fra Tokyo Metropolitan University har udviklet en ny metode til at lave ordnede arrays af nanohuller i metallisk oxid tynde film ved hjælp af en række overgangsmetaller. Holdet brugte en skabelon til at præ-mønstre metalliske overflader med en ordnet række af fordybninger, før de anvendte elektrokemi for selektivt at dyrke et oxidlag med huller. Processen gør et bredere udvalg af bestilte overgangsmetal nanohole-arrays tilgængelige for ny katalyse, filtrering, og sanseapplikationer.

En central udfordring ved nanoteknologi er at få kontrol over strukturen af ​​materialer på nanoskala. I søgningen efter materialer, der er porøse i denne længdeskala, feltet elektrokemi tilbyder en særlig elegant strategi:anodisering ved hjælp af metalliske elektroder, især aluminium og titanium, kan bruges til at danne ordnede arrays af "nanohuller" i et metallisk oxidlag. Ved at skabe de rette betingelser, disse huller vedtager meget ordnede mønstre, med stram kontrol over deres afstand og størrelse. Disse bestilte porøse metalliske oxidfilm er ideelle til en lang række industrielle applikationer, såsom filtrering og effektiv katalyse. Men for at få dem ud af laboratoriet og til udbredt brug, produktionsmetoder skal blive mere skalerbare og kompatible med en bredere vifte af materialer.

Deltag i et team ledet af prof. Takashi Yanagishita fra Tokyo Metropolitan University, der har rykket grænserne for bestilt nanohole array fabrikation. I tidligere arbejde, de udviklede en skalerbar metode til at lave ordnede nanohul-arrays i tynde film af aluminiumoxid. Holdets film kunne laves op til 70 mm i diameter, og løsnes let fra de underlag, de er lavet på. Nu, de har brugt disse film til at skabe lignende mønstre ved hjælp af et langt bredere udvalg af overgangsmetaloxider.

Ved at bruge den bestilte nanoporøse aluminiumoxid som maske, de brugte argonion-fræsning til at ætse ordnede rækker af lavvandede fordybninger i overfladerne af forskellige overgangsmetaller, herunder wolfram, jern, kobolt og niobium. Derefter, ved at anodisere de forsænkede overflader, de fandt ud af, at tynde metalliske oxidlag dannedes med huller, hvor fordybningerne var. Tidligere indsatser havde nemlig lavet huller i nanoskala i f.eks. wolframoxidfilm, men hullerne var ikke bestilt, med ringe kontrol over deres størrelse eller afstand, gør dette første gang bestilte nanohole-arrays er blevet lavet ved hjælp af disse overgangsmetaloxider. Oven i købet, ved at ændre maskens egenskaber, de demonstrerede direkte, hvordan de nemt kunne justere afstanden mellem hullerne, gør deres metode anvendelig til en bred vifte af nanoporøse mønstre med forskellige applikationer.

Spændende applikationer venter på disse nanostrukturerede film, herunder fotokatalyse, sanseapplikationer og solceller. Teamet er overbevist om, at deres nye skalerbare, afstembar metode til at lave bestilte nanohul-arrays med friere valg af materialer vil hjælpe med at øge indsatsen for at bringe dette spændende felt af nanoteknologi ud af laboratoriet, og ud i den store verden.