En forskargrupp ledd av Yusuke Yamauchi, en oberoende forskare vid International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), NIMS, i samarbete med andra forskningsorganisationer i Japan och utomlands, framgångsrikt utvecklat ett nanoporöst guldmaterial med en vanlig, enhetligt porarrangemang med användning av polymerer som mall.

Nanoporösa material, med inre porer på flera nanometer i diameter och ett stort yta-till-volymförhållande, har potential att producera nya kemiska reaktioner, och har därför studerats intensivt i jakten på att utveckla nya katalysator- och absorberande material. Särskilt, det har föreslagits att använda nanoporösa guldmaterial på olika områden som elektronik, katalysatorer och medicin, och det har rapporterats att de bearbetades till olika former som guldnanopartiklar, guld nanorods och guld nanotrådar. Dock, dessa konventionella nanoporösa guldmaterial har ganska oregelbundna porarrangemang, och man hade hoppats kunna tillverka nanoporösa guldmaterial vars porstorlek kan manipuleras fritt.

På senare år har det har blivit möjligt att syntetisera mesoporösa metaller med ett metallstomme genom att använda amfipatiska molekyler (t.ex. ytaktiva ämnen) som mall. I den här studien, vi skapade sfäriska miceller med jämn storlek (molekylär sammansättning) genom att justera koncentrationen av polymerer som har både hydrofoba och hydrofila egenskaper (amfipatiska blocksampolymerer) i en utspädd lösning. Genom att använda dessa polymerer som mall, vi reducerade guldjoner samtidigt som vi exakt kontrollerade elektrolytisk avsättning, resulterar i framgångsrik bildning av nanoporer, vars storlek motsvarade storleken på de använda micellerna, över guldfilmernas ytor.

I porerna i de nanoporösa guldmaterialen, vi observerade ett starkt elektriskt fält och ytförstärkt Raman-spridning (SERS). Det förväntas att dessa särskiljande egenskaper kommer att ha olika tillämpningar såsom ett SERS-aktiverat substrat för molekylär avkänning och elektrodkatalysator. Också, denna teknik är tillämpbar på olika metaller och legeringar förutom guld. Vidare, eftersom porstorleken kan justeras till olika diametrar genom att ändra molekylstorleken på blocksampolymererna, det är möjligt att designa nanorymdmaterial av metall som uppfyller användarnas specifika behov när det gäller sammansättning och struktur.

Denna forskning utfördes som en del av bioelektronik- och biofotonikprojektet sponsrat av JST:s program "Infrastructure Development for Promoting International Science and Technology Cooperation."