(Phys.org) -- Biossido di titanio, o titanio, è un materiale inorganico comunemente usato come agente sbiancante negli alimenti e nei dentifrici. È anche usato come uno dei principali ingredienti attivi nei filtri solari. Le proprietà che rendono la titania utile nelle applicazioni commerciali, vale a dire la sua capacità sbiancante e l'alto indice di rifrazione, vengono ora sfruttate in un'ampia gamma di applicazioni tecnologiche.

Un'area di particolare interesse è stata l'applicazione della titania nelle celle solari sensibilizzate al colorante, dispositivi che possono essere utilizzati per convertire la luce solare in elettricità. Tale applicazione spesso richiede la formazione di intricati motivi superficiali, con i principali fattori limitanti per lo sviluppo essendo il costo e la velocità di elaborazione. Ora, Ramakrishnan Ganesan, Mohammad Saifullah e colleghi dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering hanno descritto l'uso di una tecnica chiamata litografia a impronte step-and-flash (SFIL) per produrre tali modelli su scala nanometrica.

“Il metodo precursore di SFIL è la litografia termica a nanoimpronta, che è estremamente dispendioso in termini di tempo in quanto richiede processi di ciclo della temperatura per formare un modello, ” spiega Saifullah. "Uno stampo potrebbe essere pressato in un materiale resistivo riscaldato (e ammorbidito) o un precursore liquido potrebbe essere forzato in uno stampo e quindi indurito al riscaldamento".

I processi più recenti eliminano la necessità di riscaldamento utilizzando l'irradiazione con luce ultravioletta (UV) per indurire il polimero. Sebbene questo processo possa essere ideale per i materiali polimerici organici, è più problematico quando si utilizzano materiali inorganici come il titanio poiché i materiali precursori liquidi sono altamente viscosi e non si diffondono facilmente. Di conseguenza, l'ugello di erogazione a volte può bloccarsi.

Le sostanze chimiche utilizzate per produrre il titanio possono anche essere instabili in soluzione, quindi il team ha dovuto identificare una miscela di componenti che offrisse una combinazione di stabilità e bassa viscosità. “Abbiamo scoperto che un complesso di titanio funzionalizzato allile era stabile in combinazione con altri precursori polimerici, ” spiega Saifullah. Il componente finale della miscela è un fotoiniziatore, che avvia il processo di polimerizzazione dopo l'irradiazione con luce UV.

La miscela è stata erogata sulla superficie sotto forma di goccioline, e lo stampo premuto in posizione per aiutare la diffusione del liquido. L'irradiazione con luce UV provoca l'indurimento del disegno, dopo di che lo stampo può essere rimosso. Un'ultima fase di riscaldamento brucia il materiale organico, lasciando dietro di sé una versione rimpicciolita del modello originale realizzato in titanio (vedi immagine). In modo significativo, il rapporto di aspetto del motivo viene mantenuto dopo il processo di trattamento termico.

“Il nostro metodo attuale è abbastanza specifico per Titania, ma dopo aver affrontato questo importantissimo materiale, speriamo di sviluppare procedure simili per altri materiali inorganici, "dice Saifullah.