Пористые тонкие пленки привлекли внимание ученых из-за их потенциального использования в сенсорах, сборе энергии и разделении ионов и молекул.
Свойства наноструктуры, такие как размер пор, толщина и плотность пленки, влияют на молекулярную селективность и молекулярную проницаемость. Свойства поверхности также оказывают значительное влияние на молекулярную селективность.
Таким образом, важно иметь возможность контролировать как трехмерные наноструктуры, так и свойства поверхности ультратонких пористых пленок.
Предыдущие исследования пролили свет на интеллектуальные пористые мембраны, которые покрыты молекулами, которые могут реагировать на внешние раздражители, такие как свет, температура и pH. Однако их применение к пористым тонким пленкам с чрезвычайно тонкой пленкой толщиной менее 10 нм оказалось чрезвычайно сложной задачей для ученых.
«В нашем исследовании нам удалось разработать чувствительные пористые тонкие пленки SiO2 с чрезвычайно тонкой пленкой толщиной 8 нм с равномерно покрытой поверхностью в реагирующем на pH силановом связующем агенте», – сказал Юя Ишизаки из Высшей школы инженерии Университета Тохоку. и соавтор исследования. «Чувствительная пористая тонкая пленка может регулировать поверхностный заряд в зависимости от изменения pH в растворе, что приводит к избирательной проницаемости ионов."
Чтобы приготовить пористые пленки с контролируемой структурой с точностью до нанометрового масштаба, исследовательская группа сосредоточила внимание на полимерных тонких пленках, содержащих силсесквиоксаны, которые имеют уникальную решетчатую структуру.
Полимерные пленки были изготовлены с использованием метода Ленгмюра-Блоджетт, который был выбран потому, что он обеспечивает управляемость в молекулярном масштабе по толщине пленки.
Полимерные нанолисты Ленгмюра-Блоджетт также позволяют изготавливать пористые тонкие пленки SiO2 с контролируемыми наноструктурами путем простого облучения в правом УФ-диапазоне в условиях окружающей среды.
«В будущем мы планируем разработать высокоэффективные разделительные мембраны и чувствительные материалы, которые будут использовать преимущества чрезвычайно тонкой пленки и контролируемых свойств поверхности», – добавил Ишизаки.