东京城市大学 钨、铁、钴和铌氧化物层中新制造的高度有序纳米孔阵列的扫描电子显微镜图像
学分:东京都大学 东京都大学的科学家开发了一种新方法，利用一系列过渡金属在金属氧化物薄膜中制造有序的纳米孔阵列
该团队使用模板在金属表面预刻有序排列的凹痕图案，然后应用电化学选择性地生长带有孔的氧化层
该工艺使有序过渡金属纳米孔阵列有了更广泛的选择，可用于新的催化、过滤和传感应用
纳米技术的一个关键挑战是在纳米尺度上控制材料的结构
在寻找这种长度尺度的多孔材料的过程中，电化学领域提供了一种特别优雅的策略:使用金属电极(尤其是铝和钛)进行阳极氧化，可以在金属氧化物层中形成有序的“纳米孔”阵列
通过适当的条件，这些孔采用高度有序的模式，严格控制它们的间距和大小
这些有序的多孔金属氧化物膜非常适合广泛的工业应用，例如过滤和高效催化
但是，为了让它们走出实验室并得到广泛应用，生产方法需要变得更具可扩展性，并与更广泛的材料兼容
加入由教授领导的团队
东京都大学的柳田隆史一直在推动有序纳米孔阵列制造的边界
在以前的工作中，他们开发了一种可扩展的方法，在氧化铝薄膜中制作有序的纳米孔阵列
该小组的薄膜直径可达70毫米，很容易从制作薄膜的基底上分离
现在，他们已经使用这些薄膜，用更广泛的过渡金属氧化物创造出类似的图案
通过使用有序纳米多孔氧化铝作为掩模，他们使用氩离子铣削在各种过渡金属(包括钨、铁、钴和铌)的表面上蚀刻出浅凹坑的有序阵列
然后，通过阳极氧化凹痕表面，他们发现薄的金属氧化物层在凹痕所在的地方形成了孔
之前的努力确实在大肠杆菌中制造了纳米级的洞
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氧化钨薄膜，但是孔不是有序的，很少控制它们的尺寸或间距，使得这是第一次使用这些过渡金属氧化物制造有序的纳米孔阵列
除此之外，通过改变掩模的性质，他们直接展示了如何轻松调整孔之间的间距，使他们的方法适用于各种不同应用的纳米多孔图案
激动人心的应用正等待着这些纳米结构薄膜，包括光催化、传感应用和太阳能电池
该团队相信，他们新的可扩展、可调的有序纳米孔阵列制作方法，以及更自由的材料选择，将有助于推动这一激动人心的纳米技术领域走出实验室，走向更广阔的世界
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