Gli scienziati della Tokyo Metropolitan University hanno sviluppato un nuovo metodo per creare matrici ordinate di nanofori in film sottili di ossido metallico utilizzando una gamma di metalli di transizione. Il team ha utilizzato un modello per premodellare le superfici metalliche con una serie ordinata di fossette prima di applicare l'elettrochimica per far crescere selettivamente uno strato di ossido con fori. Il processo rende disponibile una più ampia selezione di array ordinati di nanohole di metalli di transizione per la nuova catalisi, filtrazione, e applicazioni di rilevamento.

Una sfida chiave della nanotecnologia è ottenere il controllo sulla struttura dei materiali su scala nanometrica. Nella ricerca di materiali porosi a questa scala di lunghezze, il campo dell'elettrochimica offre una strategia particolarmente elegante:anodizzazione mediante elettrodi metallici, in particolare alluminio e titanio, può essere utilizzato per formare array ordinati di "nanohole" in uno strato di ossido metallico. Ottenendo le condizioni giuste, questi fori adottano schemi altamente ordinati, con uno stretto controllo sulla loro spaziatura e dimensione. Questi film ordinati di ossido metallico poroso sono ideali per un'ampia gamma di applicazioni industriali, come la filtrazione e la catalisi efficiente. Ma per farli uscire dal laboratorio e farli diventare un uso diffuso, i metodi di produzione devono diventare più scalabili e compatibili con una gamma più ampia di materiali.

Entra in un team guidato dal Prof. Takashi Yanagishita della Tokyo Metropolitan University, che hanno spinto i confini della fabbricazione ordinata di array di nanohole. Nei lavori precedenti, hanno sviluppato un metodo scalabile per creare array ordinati di nanohole in film sottili di ossido di alluminio. I film del team potevano essere realizzati fino a 70 mm di diametro, e facilmente staccabili dai supporti su cui sono realizzati. Ora, hanno usato questi film per creare modelli simili usando una gamma molto più ampia di ossidi di metalli di transizione.

Usando l'allumina nanoporosa ordinata come maschera, hanno usato la fresatura con ioni di argon per incidere serie ordinate di fossette poco profonde nelle superfici di vari metalli di transizione, compreso il tungsteno, ferro da stiro, cobalto e niobio. Quindi, anodizzando le superfici bugnate, hanno scoperto che sottili strati di ossido metallico si formavano con fori dove c'erano le fossette. Gli sforzi precedenti avevano effettivamente creato buchi su scala nanometrica ad es. film di ossido di tungsteno, ma i fori non furono ordinati, con scarso controllo sulle loro dimensioni o spaziatura, rendendo questa la prima volta che sono stati realizzati array ordinati di nanohole utilizzando questi ossidi di metalli di transizione. Oltre a ciò, modificando le proprietà della maschera, hanno dimostrato direttamente come potevano facilmente sintonizzare la spaziatura tra i fori, rendendo il loro metodo applicabile a un'ampia gamma di modelli nanoporosi con diverse applicazioni.

Applicazioni entusiasmanti stanno aspettando questi film nanostrutturati, compresa la fotocatalisi, applicazioni di rilevamento e celle solari. Il team è fiducioso che il loro nuovo scalabile, un metodo sintonizzabile per realizzare array di nanohole ordinati con una scelta più libera di materiali contribuirà a rafforzare gli sforzi per portare questo entusiasmante campo della nanotecnologia fuori dal laboratorio, e nel mondo più ampio.