(Phys.org) - Dióxido de titanio, o titania, es un material inorgánico comúnmente utilizado como agente blanqueador en alimentos y pasta de dientes. También se utiliza como uno de los principales principios activos de los protectores solares. Las propiedades que hacen que la titania sea útil en aplicaciones comerciales, a saber, su capacidad de blanqueamiento y su alto índice de refracción, se están explotando ahora en una amplia gama de aplicaciones tecnológicas.

Un área particular de interés ha sido la aplicación de titania en células solares sensibilizadas con colorante, dispositivos que pueden usarse para convertir la luz solar en electricidad. Tal aplicación a menudo requiere la formación de intrincados patrones de superficie, siendo los factores limitantes clave para el desarrollo el costo y la velocidad de procesamiento. Ahora, Ramakrishnan Ganesan, Mohammad Saifullah y sus colaboradores en el Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales han descrito el uso de una técnica llamada litografía de impresión de paso y flash (SFIL) para producir tales patrones en la nanoescala.

“El método precursor de SFIL es la litografía de nanoimpresión térmica, que consume mucho tiempo ya que requiere procesos de ciclos de temperatura para formar un patrón, ”Explica Saifullah. "Se puede presionar un molde en un material resistente calentado (y ablandado) o se puede forzar un precursor líquido en un molde y luego endurecer al calentarlo".

Los procesos más nuevos eliminan la necesidad de calentar mediante el uso de irradiación con luz ultravioleta (UV) para endurecer el polímero. Aunque este proceso puede ser ideal para materiales poliméricos orgánicos, es más problemático cuando se utilizan materiales inorgánicos como titania, ya que los materiales precursores líquidos son muy viscosos y no se esparcen fácilmente. Como resultado, la boquilla dispensadora a veces puede bloquearse.

Los productos químicos utilizados para producir titania también pueden ser inestables en solución, por lo que el equipo tuvo que identificar una mezcla de componentes que ofreciera una combinación de estabilidad y baja viscosidad. “Descubrimos que un complejo de titanio funcionalizado con alilo era estable en combinación con otros precursores de polímeros, ”Explica Saifullah. El componente final de la mezcla es un fotoiniciador, que inicia el proceso de polimerización tras la irradiación con luz ultravioleta.

La mezcla se vertió sobre la superficie en forma de gotitas, y el molde presionado en su lugar para ayudar a que el líquido se extienda. La irradiación con luz ultravioleta da como resultado el endurecimiento del patrón, después de lo cual se puede quitar el molde. Un último paso de calentamiento quema el material orgánico, dejando atrás una versión reducida del patrón original hecho de titania (ver imagen). Significativamente, la relación de aspecto del patrón se mantiene después del proceso de tratamiento térmico.

“Nuestro método actual es bastante específico para titania, pero después de abordar este material tan importante, esperamos desarrollar procedimientos similares para otros materiales inorgánicos, ”Dice Saifullah.