Wetenschappers van de Tokyo Metropolitan University hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het maken van geordende arrays van nanogaten in dunne metaaloxidefilms met behulp van een reeks overgangsmetalen. Het team gebruikte een sjabloon om metalen oppervlakken met een geordende reeks kuiltjes voor te modelleren voordat elektrochemie werd toegepast om selectief een oxidelaag met gaten te laten groeien. Het proces maakt een bredere selectie van geordende overgangsmetaal-nanogatarrays beschikbaar voor nieuwe katalyse, filtratie, en het detecteren van toepassingen.

Een belangrijke uitdaging van nanotechnologie is controle krijgen over de structuur van materialen op nanoschaal. Bij het zoeken naar materialen die op deze lengteschaal poreus zijn, het gebied van elektrochemie biedt een bijzonder elegante strategie:anodisatie met behulp van metalen elektroden, met name aluminium en titanium, kan worden gebruikt om geordende reeksen van "nanogaten" in een metaaloxidelaag te vormen. Door de voorwaarden goed te krijgen, deze gaten nemen zeer geordende patronen aan, met strakke controle over hun afstand en grootte. Deze geordende poreuze metaaloxidefilms zijn ideaal voor een breed scala aan industriële toepassingen, zoals filtratie en efficiënte katalyse. Maar om ze uit het lab te krijgen en wijdverbreid te gebruiken, productiemethoden moeten schaalbaarder en compatibeler worden met een breder scala aan materialen.

Betreed een team onder leiding van Prof. Takashi Yanagishita van de Tokyo Metropolitan University, die de grenzen van de geordende fabricage van nanohole-arrays hebben verlegd. In eerder werk, ze ontwikkelden een schaalbare methode om geordende nanohole-arrays te maken in dunne films van aluminiumoxide. De films van het team konden tot 70 mm in diameter worden gemaakt, en gemakkelijk los te maken van de ondergrond waarop ze zijn gemaakt. Nutsvoorzieningen, ze hebben deze films gebruikt om vergelijkbare patronen te creëren met een veel breder scala aan overgangsmetaaloxiden.

Door het bestelde nanoporeuze aluminiumoxide als masker te gebruiken, ze gebruikten argonion-frezen om geordende reeksen van ondiepe kuiltjes in de oppervlakken van verschillende overgangsmetalen te etsen, inclusief wolfraam, ijzer, kobalt en niobium. Vervolgens, door de kuiltjes te anodiseren, ze ontdekten dat dunne metaaloxidelagen werden gevormd met gaten waar de kuiltjes waren. Eerdere pogingen hadden inderdaad gaten op nanoschaal gemaakt in b.v. wolfraamoxide films, maar de gaten waren niet besteld, met weinig controle over hun grootte of afstand, waardoor dit de eerste keer is dat bestelde nanohole-arrays zijn gemaakt met behulp van deze overgangsmetaaloxiden. Daarbovenop, door de eigenschappen van het masker te veranderen, ze demonstreerden direct hoe ze de afstand tussen de gaten gemakkelijk konden afstemmen, waardoor hun methode toepasbaar is op een breed scala aan nanoporeuze patronen met verschillende toepassingen.

Op deze nanogestructureerde films wachten spannende toepassingen, inclusief fotokatalyse, detectietoepassingen en zonnecellen. Het team is ervan overtuigd dat hun nieuwe schaalbare, afstembare methode voor het maken van geordende nanohole-arrays met een vrijere materiaalkeuze zal de inspanningen helpen stimuleren om dit opwindende gebied van nanotechnologie uit het laboratorium te halen, en de wijde wereld in.