El óxido de aluminio anódico , el óxido de aluminio anódico ( AAO ) o la alúmina anódica es una forma autoorganizada de óxido de aluminio que tiene una estructura en forma de panal formada por matrices de alta densidad de poros uniformes y paralelos. El diámetro de los poros puede ser tan bajo como 5 nanómetros y tan alto como varios cientos de nanómetros, y la longitud puede controlarse desde unas pocas decenas de nanómetros hasta unos pocos cientos de micrómetros. El AAO poroso se forma por oxidación electroquímica (anodización) de aluminio en electrolitos ácidos en las condiciones que equilibran el crecimiento y las películas de AAO se forman con un espesor limitado.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/b/ba/SEM_of_AAO.jpg/440px-SEM_of_AAO.jpg)
El aluminio anodizado se ha utilizado ampliamente desde principios del siglo pasado para la protección contra la corrosión y con fines decorativos. La naturaleza porosa de las películas de alúmina anódica se descubrió en la década de 1930 [1] y se desarrolló más en las décadas de 1950-1970. [2] [3] Los procesos para producir membranas de óxido de aluminio anódico utilizando ácido crómico, ácido sulfúrico, ácido oxálico o ácido fosfórico aparecen en una patente atribuida a Alan W. Smith de Boeing Company en 1974. [4]
La formación de AAO con estructura porosa hexagonal 2D altamente ordenada se demostró por primera vez en 1995. [5] Una búsqueda empírica adicional de los parámetros de anodización mostró que la AAO con estructura hexagonal ordenada se puede obtener únicamente dentro de las regiones estrechas de las condiciones de procesamiento. La naturaleza de estas ventanas de autoorganización se explicó solo en 2017. [6] Se demostró que la formación de la estructura porosa ordenada de largo alcance ocurre cuando todos los poros crecen con la misma tasa (cuando la tasa de anodización está limitada por la cinética de la barrera disolución de capas en las bases de los poros o por difusión de iones en los poros).
A partir de finales de la década de 1980, debido a la nanoestructura uniforme, AAO comenzó a atraer interés en el área de la nanotecnología , en particular como plantilla para la deposición de matrices uniformes de nanocables. [7] [8] [9] Dado que a mediados de la década de 1990 aparecieron varias publicaciones clave sobre el uso de AAO para la nanofabricación de plantillas de abajo hacia arriba , [10] [11] [12] [13] AAO se convirtió en una plataforma ampliamente reconocida y muy popular para diseño y síntesis de matrices de nanoestructuras de alta densidad (nanocables, nanotubos) y nanocompuestos funcionales.
Los nanomateriales basados en AAO tienen una amplia gama de aplicaciones, desde nanoelectrónica y medios de almacenamiento magnético hasta fotónica y conversión de energía a sustratos nanoporosos y nanotags para bioanálisis. El número de publicaciones relacionadas con la AAO en esta área aumentó exponencialmente desde la década de 1990, [14] con más del 75% de los artículos centrados en el uso de la AAO en nanotecnología.
La importancia de la AAO en la ciencia y la tecnología se sustenta en el hecho de que su estructura y química podrían diseñarse de manera controlable a nanoescala en áreas muy grandes y en formatos prácticos, lo que permite el desarrollo de nuevos materiales y productos con las propiedades y la funcionalidad deseadas. Por ejemplo, las membranas AAO se han utilizado como plataforma para sensores químicos y biológicos. Se han detectado moléculas de proteínas como la trombina utilizando membranas AAO. [15]
Referencias
- ^ Akira Miyata y Shoji Setoh (1932). "Investigaciones sobre la película anódica de aluminio, II. Comportamientos anódicos del aluminio en soluciones acuosas de ácido oxálico". Artículos científicos del Instituto para. Investigación en física y química, Tokio . 19 : 237.
- ^ F. Keller, MS Hunter, DL Robinson, J. Electrochem. Soc. (1953). "Características estructurales de los recubrimientos de óxido sobre aluminio". Revista de la Sociedad Electroquímica . 100 (9): 411. doi : 10.1149 / 1.2781142 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ JP O'Sullivan, GC Wood (1970). "La morfología y mecanismo de formación de películas anódicas porosas sobre aluminio". Proc. Roy. Soc. Lond . A317 (1531): 511–543. Código bibliográfico : 1970RSPSA.317..511O . doi : 10.1098 / rspa.1970.0129 .
- ^ A. Smith (1974) "Proceso para producir una membrana de óxido de aluminio anódico". Patente de Estados Unidos 3.850.762
- ^ H. Masuda, K. Fukuda (1995). "Arreglos de nanoagujeros de metal ordenados hechos por una replicación de 2 pasos de estructuras de panal de alúmina anódica". Ciencia . 268 (5216): 1466–8. Código bibliográfico : 1995Sci ... 268.1466M . doi : 10.1126 / science.268.5216.1466 . JSTOR 2887752 . PMID 17843666 .
- ^ IV Roslyakov, EO Gordeeva, KS Napolskii, Papel de la cinética de reacción del electrodo en el autoordenamiento de la alúmina anódica porosa (2017). "Papel de la cinética de reacción de los electrodos en el autoordenamiento de la alúmina anódica porosa". Electrochim. Acta . 241 : 362–369. doi : 10.1016 / j.electacta.2017.04.140 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ CK Preston, M. Moskovits (1988). "Nueva técnica para la determinación del tamaño de partículas metálicas en catalizadores metálicos soportados". J. Phys. Chem . 92 (10): 2957-2960. doi : 10.1021 / j100321a047 .
- ^ M. Saito, M. Kirihara, T. Taniguchi, M. Miyagi (1989). "Micropolarizador de película de alúmina anodizada". Apl. Phys. Lett . 55 (7): 607–609. Código Bibliográfico : 1989ApPhL..55..607S . doi : 10.1063 / 1.101572 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ D. AlMawlawi, N. Coombs, M. Moskovits (1991). "Propiedades magnéticas del Fe depositado en poros de óxido de aluminio anódico en función del tamaño de partícula". J. Appl. Phys . 70 (8): 4421–4425. Código Bibliográfico : 1991JAP .... 70.4421A . doi : 10.1063 / 1.349125 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ CK Preston, M. Moskovits (1993). "Caracterización óptica de películas de óxido de aluminio anódico que contienen partículas metálicas depositadas electroquímicamente. 1. Oro en películas de óxido de aluminio anódico de ácido fosfórico". J. Phys. Chem . 97 (32): 8495–8503. doi : 10.1021 / j100134a019 .
- ^ D. Routkevitch, T. Bigioni, M. Moskovits, JM Xu (1996). "Fabricación electroquímica de matrices de nanocables de CdS en plantillas de óxido de aluminio anódico poroso". J. Phys. Chem . 100 (33): 14037–14047. doi : 10.1021 / jp952910m .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ D. Routkevich, A. Tager, J. Haruyama, D. Al-Mawlawi, M. Moskovits y JM Xu (1996). "Matrices de nanocables no litográficos: fabricación, física y aplicaciones de dispositivos". IEEE Trans. Electron Dev . 43 (10): 1646-1658. Código Bibliográfico : 1996ITED ... 43.1646R . doi : 10.1109 / 16.536810 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ JC Hulteen, CR Martin (1997). "Un método general basado en plantillas para la preparación de nanomateriales". Revista de Química de Materiales . 7 (7): 1075–1087. doi : 10.1039 / a700027h .
- ^ Base de datos de Web of Science
- ^ Agnivo Gosai, Brendan Shin Hau Yeah, Marit Nilsen-Hamilton, Pranav Shrotriya (2019). "Detección de trombina libre de etiquetas en presencia de alta concentración de albúmina utilizando una membrana nanoporosa con aptámero funcionalizado" . Biosensores y Bioelectrónica . 126 : 88–95. doi : 10.1016 / j.bios.2018.10.010 . PMC 6383723 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
enlaces externos
- Enciclopedia de electroquímica / Anodización