Frequentemente vistas na natureza, arquiteturas porosas hierárquicas têm sido imitadas na nanoescala para alterar as características físicas dos materiais para melhorar o desempenho¹. Elementos estruturais interconectados de várias escalas de comprimento são característicos da arquitetura hierárquica de materiais porosos². Metais nanoporosos desligados tipicamente têm distribuições de tamanho de poros unimodais; Assim, múltiplas técnicas têm sido desenvolvidas para produzir estruturas porosas hierarquicamente bimodais com duas faixas de tamanho de poros^separadas3. Os dois objetivos fundamentais da abordagem de projeto de materiais, a saber, a grande área superficial específica para funcionalização e vias de transporte rápidas, que são distintas e inerentemente conflitantes entre si, são cumpridos por materiais funcionais que possuem hierarquia estrutural ^4,5.

O desempenho do sensor eletroquímico é determinado pela morfologia do eletrodo, uma vez que o tamanho dos poros da nanomatriz é crucial para o transporte e captura molecular. Poros pequenos auxiliam na identificação do alvo em amostras complicadas, enquanto poros maiores aumentam a acessibilidade da molécula-alvo, aumentando a faixa de detecção do sensor⁶. A fabricação baseada em moldes, galvanoplastia, química sintética bottom-up, deposição de sputtering de filme fino⁷, matrizes flexíveis complexas baseadas no suporte de polidimetilsiloxano⁸, liga de vários metais seguida de corrosão seletiva do metal menos nobre e eletrodeposição são alguns dos métodos que são frequentemente usados para introduzir nanoestruturas no eletrodo. Um dos melhores métodos para criar estruturas porosas é o procedimento de desliga. Devido à disparidade nas taxas de dissolução, o metal sacrificial, que é o metal menos nobre, influencia significativamente a morfologia final do eletrodo. Uma rede interconectada de poros e ligamentos resulta do processo efetivo de criação de estruturas de ouro nanoporoso (NPG), no qual o componente menos nobre se dissolve seletivamente da liga inicial, e os átomos restantes se reorganizam e consolidam⁹.

O método de desliga/chapeamento/re-desliga usado por Ding e Erlebacher para fazer essas nanoestruturas envolveu primeiro submeter a liga precursora composta de ouro e prata à desliga química usando ácido nítrico, seguido de aquecimento a uma temperatura mais alta com uma distribuição de tamanho de poro único para criar o nível hierárquico superior, e remover a prata restante usando uma segunda desliga para produzir o nível hierárquico inferior. Este método foi aplicável aos filmes finos¹⁰. O uso de ligas ternárias, que são compostas por dois metais nobres comparativamente mais reativos que são erodidos um de cada vez, foi aconselhado por Biener et al; e Ag foram inicialmente removidos do material-Ag-Au, deixando para trás amostras de NPG de baixa densidade estruturadas bimodalmente¹¹. Estruturas ordenadas de longo alcance não são produzidas pelos procedimentos descritos utilizando ligas ternárias. Poros maiores foram produzidos extraindo-se uma das fases da liga mestre de Al-Au empregada por Zhang et al., que produziu a estrutura bimodal com um grau mínimo de ordem¹². Uma estrutura hierárquica ordenada teria sido criada controlando várias escalas de comprimento, através do uso de vias de processamento que incluem a desmontagem de materiais a granel e a junção de componentes básicos em estruturas maiores. Neste caso, uma estrutura hierárquica NPG foi feita via escrita direta a tinta (DIW), liga e desliga¹³.

Aqui, um método de desliga em duas etapas para a fabricação de uma estrutura hierárquica bimodal nanoporosa de ouro (hb-NPG) empregando várias composições de ligas de Au-Ag é apresentado. A quantidade de elemento reativo abaixo da qual a desliga pára é, em teoria, o limite de separação. A cinética de difusão superficial é ligeiramente impactada pelo limite de separação ou limiar de desliga, que é tipicamente entre 50 e 60 porcentagens atômicas para dissolução eletrolítica do componente mais reativo de uma liga binária. Uma grande fração atômica de Ag na liga Au:Ag é necessária para o sucesso da síntese de hb-NPG, uma vez que tanto o processo de desliga eletroquímica quanto o processo químico de desliga não podem ser concluídos com sucesso em baixas concentrações próximas ao limite de separação¹⁴.

O benefício deste método é que a estrutura e o tamanho dos poros podem ser rigidamente controlados. Cada passo do protocolo é crucial para ajustar a escala típica de comprimento de porosidade e a distância típica entre os ligamentos¹⁵. Para regular a taxa de difusão e dissolução interfacial de íons, a tensão aplicada é cuidadosamente calibrada. Para evitar rachaduras durante a desliga, a taxa de dissolução de Ag é controlada.