p (Phys.org) - Dióxido de titânio, ou titânia, é um material inorgânico comumente usado como agente de branqueamento em alimentos e pasta de dente. Ele também é usado como um dos principais ingredientes ativos em protetores solares. As propriedades que tornam o titânia útil em aplicações comerciais - nomeadamente a sua capacidade de branqueamento e elevado índice de refração - estão agora a ser exploradas numa vasta gama de aplicações tecnológicas. p Uma área de interesse particular tem sido a aplicação de titânia em células solares sensibilizadas por corante - dispositivos que podem ser usados ​​para converter luz solar em eletricidade. Essa aplicação muitas vezes requer a formação de padrões de superfície intrincados, sendo os principais fatores limitantes para o desenvolvimento o custo e a velocidade de processamento. Agora, Ramakrishnan Ganesan, Mohammad Saifullah e colegas de trabalho do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais descreveram o uso de uma técnica chamada litografia de impressão step-and-flash (SFIL) para produzir tais padrões em nanoescala.

p “O método precursor do SFIL é a litografia de nanoimpressão térmica, que é extremamente demorado, pois requer processos de ciclagem de temperatura para formar um padrão, ”Explica Saifullah. “Um molde pode ser pressionado em um material resistente aquecido (e amolecido) ou um precursor líquido pode ser forçado em um molde e então endurecido com aquecimento.”

p Os processos mais recentes eliminam a necessidade de aquecimento usando irradiação com luz ultravioleta (UV) para endurecer o polímero. Embora este processo possa ser ideal para materiais poliméricos orgânicos, é mais problemático quando se usa materiais inorgânicos, como titânia, pois os materiais precursores líquidos são altamente viscosos e não se espalham facilmente. Como resultado, o bico de distribuição pode, às vezes, ficar bloqueado.

p Os produtos químicos usados ​​para fazer titânia também podem ser instáveis ​​em solução, então a equipe teve que identificar uma mistura de componentes que oferecesse uma combinação de estabilidade e baixa viscosidade. “Descobrimos que um complexo de titânio funcionalizado com alil era estável em combinação com outros precursores de polímero, ”Explica Saifullah. O componente final da mistura é um fotoiniciador - que inicia o processo de polimerização após irradiação com luz ultravioleta.

p A mistura foi dispensada na superfície na forma de gotículas, e o molde pressionado no lugar para ajudar a espalhar o líquido. A irradiação com luz ultravioleta resulta no endurecimento do padrão, após o qual o molde pode ser removido. Uma etapa final de aquecimento queima o material orgânico, deixando para trás uma versão reduzida do padrão original feito de titânia (veja a imagem). Significativamente, a proporção do aspecto do padrão é mantida após o processo de tratamento térmico.

p “Nosso método atual é bastante específico para titânia, mas depois de abordar este material mais importante, esperamos desenvolver procedimentos semelhantes para outros materiais inorgânicos, ”Diz Saifullah.