Científicos de la Universidad Metropolitana de Tokio han desarrollado un nuevo método para hacer matrices ordenadas de nanoagujeros en películas delgadas de óxido metálico utilizando una variedad de metales de transición. El equipo utilizó una plantilla para pre-modelar superficies metálicas con una matriz ordenada de hoyuelos antes de aplicar electroquímica para hacer crecer selectivamente una capa de óxido con agujeros. El proceso hace que una selección más amplia de arreglos de nanoagujeros de metales de transición ordenados estén disponibles para una nueva catálisis, filtración, y aplicaciones de detección.

Un desafío clave de la nanotecnología es controlar la estructura de los materiales a nanoescala. En la búsqueda de materiales que sean porosos a esta escala de longitud, el campo de la electroquímica ofrece una estrategia particularmente elegante:anodización mediante electrodos metálicos, particularmente aluminio y titanio, se puede utilizar para formar matrices ordenadas de "nanoagujeros" en una capa de óxido metálico. Al conseguir las condiciones adecuadas, estos agujeros adoptan patrones muy ordenados, con un estricto control sobre su espaciamiento y tamaño. Estas películas de óxido metálico porosas ordenadas son ideales para una amplia gama de aplicaciones industriales, como la filtración y la catálisis eficiente. Pero para sacarlos del laboratorio y difundirlos, Los métodos de producción deben volverse más escalables y compatibles con una gama más amplia de materiales.

Ingrese a un equipo dirigido por el profesor Takashi Yanagishita de la Universidad Metropolitana de Tokio, que han superado los límites de la fabricación ordenada de matrices de nanoagujeros. En trabajos anteriores, desarrollaron un método escalable para hacer arreglos de nanoagujeros ordenados en películas delgadas de óxido de aluminio. Las películas del equipo se podrían hacer hasta 70 mm de diámetro, y se desprende fácilmente de los sustratos sobre los que están hechos. Ahora, han utilizado estas películas para crear patrones similares utilizando una gama mucho más amplia de óxidos de metales de transición.

Al utilizar la alúmina nanoporosa ordenada como máscara, utilizaron molienda de iones de argón para grabar matrices ordenadas de hoyuelos poco profundos en las superficies de varios metales de transición, incluyendo tungsteno, planchar, cobalto y niobio. Luego, anodizando las superficies con hoyuelos, encontraron que las delgadas capas de óxido metálico se formaron con agujeros donde estaban los hoyuelos. De hecho, los esfuerzos anteriores habían hecho agujeros a nanoescala en, por ejemplo, películas de óxido de tungsteno, pero los agujeros no estaban ordenados, con poco control sobre su tamaño o espaciado, haciendo de esta la primera vez que se han realizado arreglos de nanoagujeros ordenados utilizando estos óxidos de metales de transición. Además de eso, cambiando las propiedades de la máscara, demostraron directamente cómo podían ajustar fácilmente el espacio entre los orificios, haciendo que su método sea aplicable a una amplia gama de patrones nanoporosos con diferentes aplicaciones.

Emocionantes aplicaciones están esperando estas películas nanoestructuradas, incluida la fotocatálisis, aplicaciones de detección y células solares. El equipo está seguro de que su nuevo escalable, El método sintonizable para hacer arreglos de nanoagujeros ordenados con una elección más libre de materiales ayudará a impulsar los esfuerzos para sacar este apasionante campo de la nanotecnología fuera del laboratorio. y en el resto del mundo.