Un gruppo di ricerca guidato da Yusuke Yamauchi, uno scienziato indipendente presso l'International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), NIM, in collaborazione con altre organizzazioni di ricerca in Giappone e all'estero, sviluppato con successo un materiale d'oro nanoporoso con un regolare, disposizione uniforme dei pori utilizzando polimeri come modello.

Materiali nanoporosi, avente pori interni di diversi nanometri di diametro e un ampio rapporto superficie-volume, hanno il potenziale di produrre nuove reazioni chimiche, e quindi sono stati vigorosamente studiati nel perseguimento dello sviluppo di nuovi catalizzatori e materiali assorbenti. In particolare, è stato proposto di applicare materiali d'oro nanoporosi a vari campi come l'elettronica, catalizzatori e medicina, ed è stato riportato che sono stati trasformati in varie forme come nanoparticelle d'oro, nanotubi d'oro e nanofili d'oro. Però, questi materiali d'oro nanoporosi convenzionali hanno disposizioni dei pori piuttosto irregolari, e si sperava di fabbricare materiali d'oro nanoporosi la cui dimensione dei pori può essere manipolata liberamente.

Negli ultimi anni, è diventato possibile sintetizzare metalli mesoporosi con una struttura metallica utilizzando molecole anfipatiche (ad es. tensioattivi) come modello. In questo studio, abbiamo creato micelle sferiche di dimensioni uniformi (assemblaggio molecolare) regolando la concentrazione di polimeri che possiedono proprietà sia idrofobe che idrofile (copolimeri a blocchi anfipatici) in una soluzione diluita. Usando questi polimeri come modello, abbiamo ridotto gli ioni d'oro controllando con precisione la deposizione elettrolitica, con conseguente formazione di successo di nanopori, le cui dimensioni corrispondevano alle dimensioni delle micelle utilizzate, sulle superfici delle pellicole d'oro.

Nei pori dei materiali d'oro nanoporosi, abbiamo osservato un forte campo elettrico e uno scattering Raman (SERS) potenziato in superficie. Si prevede che queste proprietà distintive avranno varie applicazioni come un substrato attivato da SERS per il rilevamento molecolare e un catalizzatore per elettrodi. Anche, questa tecnologia è applicabile a vari metalli e leghe oltre all'oro. Per di più, poiché la dimensione dei pori può essere adattata a vari diametri modificando la dimensione molecolare dei copolimeri a blocchi, è possibile progettare materiali nanospaziali metallici che soddisfino esigenze specifiche degli utenti in termini di composizione e struttura.

Questa ricerca è stata condotta come parte del progetto di bioelettronica e biofotonica sponsorizzato dal programma del JST "Sviluppo delle infrastrutture per la promozione della cooperazione scientifica e tecnologica internazionale".