W ostatnich latach zainteresowanie świata naukowego skupiło się szczególnie na nanostrukturalnych materiałach, które charakteryzują się unikalnymi właściwościami optycznymi, elektronicznymi, magnetycznymi, katalitycznymi etc. Pośród rozmaitych materiałów nanostrukturalnych duże znaczenie posiadają gęsto upakowane struktury o stałej periodyczności i wysokim stopniu regularności takie jak: układy nanoporów, nonotubek i nanodrutów [1]. Jedną z prostszych, bardzo popularnych i niekosztownych metod otrzymywania nanoporowatych materiałów jest anodyzacja wybranych metali (np. Al., Ti). Przy zastosowaniu odpowiednich warunków  anodyzacji wytworzony na powierzchni tlenek może charakteryzować się wysokouporządkowaną porowatą strukturą ściśle definiowaną przez parametry takie jak: średnica porów, odstęp między porami, porowatość i gęstość upakowania porów (Rys. 1). Zmieniając warunki anodyzacji można w określonym zakresie kontrolować parametry charakterystyczne porowatej struktury Al₂O₃ i TiO₂.

Rys. 1 Parametry strukturalne porowatego TiO₂ lub Al₂O₃ oraz zdjęcia FE-SEM TiO₂ po trójstopniowej anodyzacji przy napięciu 40 V w temperaturze 20 ^oC.

Porowaty tlenek glinu z uporządkowaną strukturą porów (anodized aluminum oxide, AAO), otrzymywany w procesie anodowego utleniania metalu w roztworach kwasowych odgrywa szczególną rolę jako matryca przy syntezie rozmaitych funkcjonalnych i nowoczesnych nanostrukturalnych materiałów. Matryce AAO są szczególnie szeroko stosowane do otrzymywania periodycznych układów nanodrutów, nanotubek i nanokropek kwantowych zarówno metalicznych jak i półprzewodnikowych, węglowych, tlenkowych lub polimerowych [1]. Opierając się na porowatych matrycach AAO uzyskano układy nanodrutów metalicznych (Ag, Cu, Sn) i polimerowych (Rys. 2). Potencjalne zastosowania tych nanodrutów obejmują układy magazynowania energii (nowoczesne materiały anodowe do baterii litowo-jonowych, nanostrukturalne kolektory prądu), elektrokatalizę oraz chemiczne i biochemiczne sensory.

Rys. 2 Schemat otrzymywania nanodrutów na bazie matrycy AAO.

Z uwagi na ogromną zdolność utleniającą i relatywnie dobrą stabilność chemiczną, anodowy tlenek tytanu (ATO) jest materiałem często używanym do fotorozkładu wody, wytwarzania wodoru i degradacji niepożądanych związków organicznych. Ponadto ATO jest obiecującym materiałem fotowoltaicznym do zastosowań w procesach fotokonwersji w ogniwach słonecznych sensybilizowanych barwnikami. Inne potencjalne technologiczne zastosowania porowatego ATO obejmują: ceramikę strukturalną, sensory biochemiczne, gazów i wilgotności, a także biokompatybilne materiały do implantów kości.

References:

1. G. D. Sulka, in: Nanostructured Materials in Electrochemistry, Ali Eftekhari (Ed.), Wiley–VCH 2008, pp. 1–116.

• Legal notice:
  

  Copyright (c) Pielaszek Research, all rights reserved.
  The above materials, including auxiliary resources, are subject to Publisher's copyright and the Author(s) intellectual rights. Without limiting Author(s) rights under respective Copyright Transfer Agreement, no part of the above documents may be reproduced without the express written permission of Pielaszek Research, the Publisher. Express permission from the Author(s) is required to use the above materials for academic purposes, such as lectures or scientific presentations.
  In every case, proper references including Author(s) name(s) and URL of this webpage: https://science24.com/paper/23227 must be provided.

1. Microbial and cell growth on nanoporous anodic titanium oxide (ATO) layers
2. Silver nanowire sensor for sensitive and quick detection of  H₂O₂ in the company of various interfering substances