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IMEC·赞科夫斯基 镍纳米网的扫描电镜照片(左)；涂有3纳米二氧化锰的镍纳米网碎片的EDX-干细胞图像(右)
颜色映射对应于镍(黄色)和锰(青色)
信用:S
赞科夫斯基
理查德 锰氧化物在电池、超级电容器、微电子和(电)催化方面有许多应用——所有这些都可以从在高纵横比结构上共形沉积二氧化锰中大大受益，例如
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三维电池集流体或高表面积催化载体
最近发表在《美国化学学会材料化学》杂志上，来自麻省理工学院、库·鲁汶大学和根特大学的研究人员开发了一种廉价而快速的方法，可以在纳米结构基底上以接近单层的精度沉积二氧化锰的共形薄膜，与最先进的原子层沉积(ALD)相竞争
这种新方法的灵感来自于一所高中一年级的氧化还原反应演示，在这个演示中，高锰酸钾水溶液被一种醇还原
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乙醇)，在大部分溶液中形成固体二氧化锰
在新方法中，通过使用炔丙醇(一种不饱和醇，能强烈地化学吸附在各种基底上)将生成的二氧化锰的量限制在单层，从而使其量减少到单层，以便随后与高锰酸钾反应
因此，该方法包括丙炔醇的表面限制吸附和随后用高锰酸钾水溶液氧化的重复循环，在每个循环中在基底上形成可控量的二氧化锰
RLD循环:丙炔醇在表面的单层吸附(左)，被吸附的丙炔醇还原MnO4-并形成薄的MnO2(右)
该过程只需要两个烧杯和一个流动水源，用于子循环之间的洗涤
信用:S
赞科夫斯基
Kruszka 因为在每个循环中形成的氧化锰的量受到吸附的醇的单层量的限制，所以生长表现出原子层沉积(ALD)的自限制特征
这种最先进的技术基于气体前体在表面上的循环反应，并且通常以非常低的沉积速率、对高温、昂贵的前体和复杂的热隔离气密反应器的需求为代价来确保涂层的最高保形性和亚单层厚度控制
与典型的ALD相反，新的氧化还原层沉积(RLD)是在室温下在空气中进行的，使用普通廉价的化学制品和简单的玻璃器皿——字面意思是两个烧杯
这大大降低了沉积的成本和复杂性，使得几乎任何实验室或制造厂都可以使用
该方法还显示每周期至少4倍的增长，并且至少为1
由于酒精分子和四氧化锰离子在基底上的高吸附密度，比已知的二氧化锰ALD过程快5倍
RLD方法也成功地用于用薄二氧化锰涂覆复杂的三维互连镍纳米线，这不能用典型的热ALD来进行
这项工作首次证明了金属氧化物的ALD式生长完全是在水相和空气中进行的
这是与以前报道的一些金属氧化物的液相ALD过程(例如
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氧化锰、二氧化钛或氧化镁)，它们都使用溶于有机溶剂的水敏感前体，因此需要手套箱或施伦克线的无水条件和中性气体环境
尽管目前仅限于由过渡金属制成的基底(例如
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镍、钛、铂)及其氧化物
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二氧化钛)，兼容衬底的范围在未来可能会增加到
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通过选择合适的有机吸附质
此外，RLD方法可以通过使用在氧化还原反应过程中形成不溶性产物的不同金属络合物来测试二氧化锰以外的其他氧化物的沉积
总的来说，由于其简单性，二氧化锰的共形沉积可以很容易地扩大规模，从而用于其众多的(电)化学应用
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