Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben een high-throughput productie gerealiseerd van dunne, bestelde through-hole membranen van titaandioxide. Titania-lagen werden gekweekt met behulp van anodisatie op met een masker geëtst titanium voordat ze werden gekristalliseerd. Het toepassen van een tweede anodisatie, ze zetten een deel van de laag terug in een amorfe toestand. Het amorfe deel werd vervolgens selectief opgelost om de film vrij te maken terwijl de sjabloon intact bleef. Dit maakt de weg vrij voor industriële productie van geordende titania-membranen voor fotonica.

Titania, of titaandioxide, is misschien wel de meest bruikbare stof waar je nog nooit van hebt gehoord. Het wordt veel gebruikt als pigment, en is het actieve ingrediënt in de meeste zonnefilters, met sterke UV-absorberende eigenschappen. Het wordt gevonden als een reflecterende laag in spiegels, evenals coatings voor zelfreiniging, anti-condens oppervlakken. Belangrijk voor de industrie, het kan allerlei chemische reacties versnellen in aanwezigheid van licht; het wordt al gevonden in bouwmaterialen om de afbraak van schadelijke verontreinigende stoffen in de lucht te versnellen, met werk aan de gang om het toe te passen op luchtfilters, waterzuiveraars en zonnecellen.

Het is de sterke interactie tussen titania en licht die het het toekomstige materiaal maakt voor een breed scala aan toepassingen met fotonica, in het bijzonder fotonische kristallen, geordende arrays van materiaal die licht kunnen absorberen of doorlaten, afhankelijk van hun golflengte. Om deze "kristallen, " Onderzoekers hebben manieren bedacht om poreuze titania-films in het laboratorium te maken, waar kleine gaatjes, tientallen nanometers breed, zijn in geordende arrays op dunne titaniumdioxidelagen gepatroneerd. Ondanks hun belofte, echter, het is nog steeds niet mogelijk om ze op grote schaal te produceren, een groot struikelblok om ze uit het lab en in de nieuwste fotonische technologie te krijgen.

Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van universitair hoofddocent Takashi Yanagishita en prof. Hideki Masuda van de Tokyo Metropolitan University heeft een belangrijke stap gezet in de richting van de ontwikkeling van een industrieel productieproces. Eerder, ze bedachten een methode om patronen op titaniummetaal te "stempelen" voordat ze een laag titaniumdioxide lieten groeien met behulp van een methode die anodisatie wordt genoemd. De lagen hadden gaten die hetzelfde patroon vormden als degene die kunstmatig op het metaal waren gemaakt. Maar omdat titanium zo hard is, de postzegels duurden niet lang. Nutsvoorzieningen, ze hebben een methode bedacht die postzegels helemaal vermijdt. Nadat ze een laag titania hebben laten groeien met geordende reeksen gaten op een geëtste titaniumsjabloon, ze brengen warmte aan, het amorfe veranderen, ongeordende structuur van de titania in een kristallijne vorm. Vervolgens ondergaan ze een tweede anodisatie; een laag dicht bij het oorspronkelijke sjabloonoppervlak keert terug naar een ongeordende toestand. Omdat wanordelijke en kristallijne titania anders oplossen, ze zijn dan in staat om de laag die nog in contact is met de sjabloon selectief op te lossen met behulp van zuur, een vrije laag titania achterlatend met hetzelfde doorgaande gatenpatroon.

Van de vele voordelen van hun methode, een belangrijk voordeel is dat het sjabloonpatroon op het metaal intact blijft. Nadat de film is verwijderd, hetzelfde sjabloon kan steeds opnieuw worden gebruikt. Het team experimenteerde ook met verschillende afstanden, gaat naar gaten met een onderlinge afstand van slechts 100 nm. belangrijk, het protocol is schaalbaar en high-throughput, wat betekent dat het niet lang zal duren voordat industriële hoeveelheden hun weg vinden naar commerciële producten. Het team hoopt dat hun methode niet alleen brede toepassing een stap dichterbij zal brengen, maar worden toegepast op een breed scala van andere nanogestructureerde materialen met verschillende functies.