Un groupe de recherche dirigé par Yusuke Yamauchi, un scientifique indépendant au Centre international de nanoarchitectonique des matériaux (MANA), NIMS, en coopération avec d'autres organismes de recherche au Japon et à l'étranger, développé avec succès un matériau d'or nanoporeux avec un disposition uniforme des pores utilisant des polymères comme modèle.

Matériaux nanoporeux, ayant des pores internes de plusieurs nanomètres de diamètre et un grand rapport surface/volume, ont le potentiel de produire de nouvelles réactions chimiques, et ont donc été vigoureusement étudiés dans la poursuite du développement de nouveaux catalyseurs et matériaux absorbants. En particulier, il a été proposé d'appliquer des matériaux d'or nanoporeux à divers domaines tels que l'électronique, catalyseurs et médicaments, et il a été rapporté qu'ils ont été transformés en diverses formes telles que des nanoparticules d'or, nanotiges d'or et nanofils d'or. Cependant, ces matériaux d'or nanoporeux conventionnels ont des agencements de pores plutôt irréguliers, et on avait espéré fabriquer des matériaux en or nanoporeux dont la taille des pores peut être librement manipulée.

Dans les années récentes, il est devenu possible de synthétiser des métaux mésoporeux avec une charpente métallique en utilisant des molécules amphipathiques (par exemple, tensioactifs) comme modèle. Dans cette étude, nous avons créé des micelles sphériques de taille uniforme (assemblage moléculaire) en ajustant la concentration de polymères possédant à la fois des propriétés hydrophobes et hydrophiles (copolymères à blocs amphipathiques) dans une solution diluée. En utilisant ces polymères comme modèle, nous avons réduit les ions or tout en contrôlant précisément le dépôt électrolytique, aboutissant à la formation réussie de nanopores, dont les tailles correspondaient aux tailles des micelles utilisées, sur les surfaces des films d'or.

Dans les pores des matériaux d'or nanoporeux, nous avons observé un champ électrique intense et une diffusion Raman améliorée en surface (SERS). On s'attend à ce que ces propriétés distinctives aient diverses applications telles qu'un substrat activé par SERS pour la détection moléculaire et un catalyseur d'électrode. Aussi, cette technologie est applicable à divers métaux et alliages en plus de l'or. Par ailleurs, puisque la taille des pores peut être ajustée à différents diamètres en changeant la taille moléculaire des copolymères séquencés, il est possible de concevoir des matériaux nanospatiaux métalliques qui répondent aux besoins spécifiques des utilisateurs en termes de composition et de structure.

Cette recherche a été menée dans le cadre du projet de bioélectronique et de biophotonique parrainé par le programme de la JST « Développement d'infrastructures pour la promotion de la coopération scientifique et technologique internationale ».