Des scientifiques de l'Université métropolitaine de Tokyo ont développé une nouvelle méthode pour créer des réseaux ordonnés de nanotrous dans des films minces d'oxyde métallique en utilisant une gamme de métaux de transition. L'équipe a utilisé un modèle pour pré-structurer des surfaces métalliques avec un ensemble ordonné de fossettes avant d'appliquer l'électrochimie pour faire croître de manière sélective une couche d'oxyde avec des trous. Le processus rend une plus large sélection de réseaux de nanotrous de métaux de transition ordonnés disponibles pour une nouvelle catalyse, filtration, et les applications de détection.

Un défi majeur de la nanotechnologie est de contrôler la structure des matériaux à l'échelle nanométrique. Dans la recherche de matériaux poreux à cette échelle de longueur, le domaine de l'électrochimie offre une stratégie particulièrement élégante :l'anodisation à l'aide d'électrodes métalliques, notamment l'aluminium et le titane, peut être utilisé pour former des réseaux ordonnés de "nanotrous" dans une couche d'oxyde métallique. En mettant les bonnes conditions, ces trous adoptent des motifs très ordonnés, avec un contrôle strict sur leur espacement et leur taille. Ces films d'oxyde métallique poreux ordonnés sont idéaux pour une large gamme d'applications industrielles, comme la filtration et la catalyse efficace. Mais pour les sortir du laboratoire et les généraliser, les méthodes de production doivent devenir plus évolutives et compatibles avec une plus large gamme de matériaux.

Entrez dans une équipe dirigée par le professeur Takashi Yanagishita de l'Université métropolitaine de Tokyo, qui ont repoussé les limites de la fabrication ordonnée de réseaux de nanotrous. Dans des travaux antérieurs, ils ont développé une méthode évolutive pour fabriquer des réseaux de nanotrous ordonnés dans des films minces d'oxyde d'aluminium. Les films de l'équipe pouvaient être réalisés jusqu'à 70 mm de diamètre, et se détachent facilement des substrats sur lesquels ils sont fabriqués. Maintenant, ils ont utilisé ces films pour créer des motifs similaires en utilisant une gamme beaucoup plus large d'oxydes de métaux de transition.

En utilisant l'alumine nanoporeuse ordonnée comme masque, ils ont utilisé le broyage d'ions d'argon pour graver des réseaux ordonnés de fossettes peu profondes dans les surfaces de divers métaux de transition, y compris le tungstène, fer à repasser, cobalt et niobium. Puis, en anodisant les surfaces alvéolées, ils ont découvert que de fines couches d'oxyde métallique se formaient avec des trous là où se trouvaient les fossettes. Des efforts antérieurs avaient en effet fait des trous à l'échelle nanométrique, par ex. films d'oxyde de tungstène, mais les trous n'ont pas été commandés, avec peu de contrôle sur leur taille ou leur espacement, ce qui en fait la première fois que des réseaux de nanotrous ordonnés ont été fabriqués à l'aide de ces oxydes de métaux de transition. En plus de ça, en modifiant les propriétés du masque, ils ont directement démontré comment ils pouvaient facilement régler l'espacement entre les trous, rendant leur méthode applicable à une large gamme de motifs nanoporeux avec différentes applications.

Des applications passionnantes attendent ces films nanostructurés, dont la photocatalyse, applications de détection et cellules solaires. L'équipe est convaincue que leur nouvelle solution évolutive, une méthode accordable pour fabriquer des matrices de nanotrous ordonnées avec un choix plus libre de matériaux contribuera à stimuler les efforts pour faire sortir ce domaine passionnant de la nanotechnologie du laboratoire, et dans le monde plus vaste.