(Phys.org) -- Dioxyde de titane, ou titane, est un matériau inorganique couramment utilisé comme agent blanchissant dans les aliments et les dentifrices. Il est également utilisé comme l'un des principaux ingrédients actifs des crèmes solaires. Les propriétés qui rendent l'oxyde de titane utile dans les applications commerciales, à savoir sa capacité de blanchiment et son indice de réfraction élevé, sont maintenant exploitées dans un large éventail d'applications technologiques.

Un domaine d'intérêt particulier a été l'application de l'oxyde de titane dans les cellules solaires à colorant - des dispositifs qui peuvent être utilisés pour convertir la lumière du soleil en électricité. Une telle application nécessite souvent la formation de motifs de surface complexes, les principaux facteurs limitatifs du développement étant le coût et la vitesse de traitement. Maintenant, Ramakrishnan Ganesan, Mohammad Saifullah et ses collègues de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR ont décrit l'utilisation d'une technique appelée lithographie par impression par étapes et flash (SFIL) pour produire de tels motifs à l'échelle nanométrique.

« La méthode précurseur de SFIL est la lithographie par nanoimpression thermique, ce qui prend énormément de temps car il nécessite des processus de cyclage de la température pour former un motif, », explique Saifullah. "Un moule pourrait être pressé dans un matériau résistant chauffé (et ramolli) ou un précurseur liquide pourrait être forcé dans un moule puis durci lors du chauffage."

Des procédés plus récents éliminent le besoin de chauffage en utilisant une irradiation avec de la lumière ultraviolette (UV) pour durcir le polymère. Bien que ce processus puisse être idéal pour les matériaux polymères organiques, cela est plus problématique lors de l'utilisation de matériaux inorganiques tels que l'oxyde de titane car les matériaux précurseurs liquides sont très visqueux et ne s'étalent pas facilement. Par conséquent, la buse de distribution peut parfois se boucher.

Les produits chimiques utilisés pour fabriquer l'oxyde de titane peuvent également être instables en solution, l'équipe a donc dû identifier un mélange de composants offrant une combinaison de stabilité et de faible viscosité. « Nous avons constaté qu'un complexe de titane à fonction allyle était stable en combinaison avec d'autres précurseurs de polymères, », explique Saifullah. Le composant final du mélange est un photoinitiateur - qui démarre le processus de polymérisation lors de l'irradiation avec la lumière UV.

Le mélange a été distribué sur la surface sous forme de gouttelettes, et le moule pressé en place pour aider le liquide à se répandre. L'irradiation avec la lumière UV entraîne un durcissement du motif, après quoi le moule peut être enlevé. Une dernière étape de chauffage brûle la matière organique, laissant derrière lui une version rétrécie du motif original en titane (voir image). Significativement, le rapport hauteur/largeur du motif est maintenu après le processus de traitement thermique.

« Notre méthode actuelle est assez spécifique au titane, mais après avoir abordé cette matière la plus importante, nous espérons développer des procédures similaires pour d'autres matériaux inorganiques, », dit Saifullah.