नैनोपोरस गोल्ड में एक पदानुक्रमित डिजाइन का उत्पादन करने के लिए बहुमुखी तकनीक

अक्सर प्रकृति में देखा जाता है, बेहतर प्रदर्शन के लिए सामग्री की भौतिक विशेषताओं को बदलने के लिए नैनोस्केल पर पदानुक्रमित छिद्रपूर्ण आर्किटेक्चर की नकल की गई^है। लंबाई के विभिन्न पैमानों के परस्पर जुड़े संरचनात्मक तत्व छिद्रपूर्ण सामग्री की पदानुक्रमित वास्तुकला की विशेषता हैं^। डीलोयड नैनोपोरस धातुओं में आमतौर पर यूनिमोडल पोर आकार वितरण होता है; इसलिए, दो अलग-अलग छिद्र^{आकार श्रेणियों} के साथ पदानुक्रमित रूप से द्विमोडल छिद्रपूर्ण संरचनाओं का उत्पादन करने के लिए कई तकनीकों को तैयार किया गया है। सामग्री डिजाइन दृष्टिकोण के दो मूलभूत उद्देश्य, अर्थात् कार्यात्मकता और तेजी से परिवहन मार्गों के लिए बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र, जो एक दूसरे के साथ अलग और स्वाभाविक रूप से संघर्ष में हैं, संरचनात्मक पदानुक्रम ^4,5 रखने वाली कार्यात्मक सामग्रियों द्वारा पूरा किया जाता ^है।

इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर का प्रदर्शन इलेक्ट्रोड आकृति विज्ञान द्वारा निर्धारित किया जाता है, क्योंकि आणविक परिवहन और कैप्चर के लिए नैनोमैट्रिक्स का छिद्र आकार महत्वपूर्ण है। छोटे छिद्र जटिल नमूनों में लक्ष्य पहचान में सहायता के लिए पाए गए हैं, जबकि बड़े छिद्र लक्ष्य अणु की पहुंच को बढ़ाते हैं, जिससे सेंसर की पहचान सीमा^{6 बढ़ जाती है}। टेम्प्लेट-आधारित निर्माण, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, बॉटम-अप सिंथेटिक रसायन विज्ञान, पतली फिल्म स्पटरिंग जमाव⁷, पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन सपोर्ट⁸ पर आधारित जटिल लचीले मैट्रिसेस, विभिन्न धातुओं की मिश्र धातु के बाद कम महान धातु की चयनात्मक नक्काशी, और इलेक्ट्रोडपोजिशन कुछ ऐसे तरीके हैं जिनका उपयोग अक्सर इलेक्ट्रोड में नैनोस्ट्रक्चर पेश करने के लिए किया जाता है। छिद्रपूर्ण संरचनाओं को बनाने के लिए सबसे अच्छे तरीकों में से एक डीलॉयिंग प्रक्रिया है। विघटन दर में असमानता के कारण, बलिदान धातु, जो कम महान धातु है, इलेक्ट्रोड की अंतिम आकृति विज्ञान को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। छिद्रों और स्नायुबंधन का एक परस्पर नेटवर्क नैनोपोरस गोल्ड (एनपीजी) संरचनाओं को बनाने की प्रभावी प्रक्रिया से उत्पन्न होता है, जिसमें कम महान घटक चुनिंदा रूप से शुरुआती मिश्र धातु से बाहर घुल जाता है, और शेष परमाणु पुनर्गठित और समेकित^होते हैं।

इन नैनोस्ट्रक्चर को बनाने के लिए डिंग और एर्लेबेकर द्वारा उपयोग की जाने वाली डीलॉयिंग/प्लेटिंग/री-डीलॉयिंग की विधि में पहले नाइट्रिक एसिड का उपयोग करके सोने और चांदी से बने अग्रदूत मिश्र धातु को रासायनिक डीलॉयिंग के अधीन करना शामिल था, इसके बाद ऊपरी पदानुक्रमित स्तर बनाने के लिए एकल छिद्र आकार वितरण के साथ उच्च तापमान पर गर्म करना, और निचले पदानुक्रमित स्तर का उत्पादन करने के लिए दूसरे डीलॉयिंग का उपयोग करके शेष चांदी को हटाना शामिल था। यह विधि पतली फिल्मों¹⁰ पर लागू थी। त्रिआधारी मिश्र धातुओं का उपयोग करना, जिसमें दो तुलनात्मक रूप से अधिक प्रतिक्रियाशील महान धातुएं शामिल हैं जो एक समय में एक-एक मिट जाती हैं, को बिएनर एट अल द्वारा सलाह दी गई थी; सीयू और एजी को शुरू में क्यू-एजी-एयू सामग्री से हटा दिया गया था, जो बाइमोडल रूप से संरचित, कम घनत्व वाले एनपीजी नमूने¹¹ को पीछे छोड़ देता था। लंबी दूरी की आदेशित संरचनाओं का उत्पादन त्रिआधारी मिश्र धातुओं का उपयोग करके उल्लिखित प्रक्रियाओं द्वारा नहीं किया जाता है। झांग एट अल द्वारा नियोजित अल-एयू के मास्टर मिश्र धातु के चरणों में से एक को निकालकर बड़े छिद्रों का उत्पादन किया गया था, जिसने ऑर्डर¹² की न्यूनतम डिग्री के साथ बाइमोडल संरचना का उत्पादन किया था। प्रसंस्करण मार्गों के उपयोग के माध्यम से कई लंबाई तराजू को नियंत्रित करके एक क्रमबद्ध पदानुक्रमित संरचना बनाई गई है, जिसमें थोक सामग्री को अलग करना और बुनियादी घटकों को बड़ी संरचनाओं में एक साथ रखना शामिल है। इस मामले में, एक पदानुक्रमित एनपीजी संरचना प्रत्यक्ष स्याही लेखन (डीआईडब्ल्यू), मिश्र धातु और डीलॉयिंग¹³ के माध्यम से बनाई गई थी।

यहां, विभिन्न एयू-एजी मिश्र धातु रचनाओं को नियोजित करने वाले एक पदानुक्रमित बाइमोडल नैनोपोरस गोल्ड (एचबी-एनपीजी) संरचना को बनाने के लिए दो-चरणीय डीलॉयिंग विधि प्रस्तुत की गई है। प्रतिक्रियाशील तत्व की मात्रा जिसके नीचे डीलॉयइंग रुक जाती है, सिद्धांत रूप में, पार्टिंग सीमा है। सतह प्रसार कैनेटीक्स पार्टिंग सीमा या डीलॉयिंग सीमा से थोड़ा प्रभावित होता है, जो आमतौर पर बाइनरी मिश्र धातु से अधिक प्रतिक्रियाशील घटक के इलेक्ट्रोलाइटिक विघटन के लिए 50 और 60 परमाणु प्रतिशत के बीच होता है। एयू: एजी मिश्र धातु में एजी का एक बड़ा परमाणु अंश एचबी-एनपीजी के सफल संश्लेषण के लिए आवश्यक है, क्योंकि इलेक्ट्रोकेमिकल और रासायनिक डीलॉयिंग प्रक्रियाओं दोनों को पार्टिंग सीमा¹⁴ के पास कम सांद्रता पर सफलतापूर्वक पूरा नहीं किया जा सकता है।

इस विधि का लाभ यह है कि संरचना और छिद्र आकार को कसकर नियंत्रित किया जा सकता है। प्रोटोकॉल में प्रत्येक चरण विशिष्ट छिद्र लंबाई पैमाने और स्नायुबंधन¹⁵ के बीच विशिष्ट दूरी को ठीक करने के लिए महत्वपूर्ण है। आयन इंटरफेशियल प्रसार और विघटन की दर को विनियमित करने के लिए, लागू वोल्टेज को सावधानीपूर्वक कैलिब्रेट किया जाता है। डीलॉयिंग के दौरान क्रैकिंग को रोकने के लिए, एजी विघटन दर को नियंत्रित किया जाता है।