p Os óxidos de manganês têm inúmeras aplicações em baterias, supercapacitores, microeletrônica e (eletro) catálise - todos os quais podem se beneficiar muito de MnO depositado conformalmente ₂ em estruturas de alta proporção, por exemplo. Coletores de corrente de bateria 3-D, ou suportes catalíticos de alta área superficial. p Publicado recentemente na ACS Química de Materiais , pesquisadores do imec, KU Leuven e a Universidade de Ghent desenvolveram um método barato e rápido para a deposição de filmes finos conformados de MnO ₂ em substratos nanoestruturados com precisão próxima de uma monocamada, competindo com a deposição de camada atômica de última geração (ALD).

p O novo método foi inspirado na demonstração do ensino médio de uma reação redox, onde permanganato de potássio aquoso (KMnO ₄ ) é reduzido por um álcool (por exemplo, etanol) a um pH neutro, formando MnO sólido ₂ na maior parte da solução. No novo método, a quantidade de MnO como formado ₂ foi limitada a uma monocamada usando álcool propargílico aquoso - um álcool insaturado que pode ser fortemente quimisorvido em vários substratos, permitindo a redução de sua quantidade a uma monocamada para a reação subsequente com KMnO ₄ . Assim, o método consiste em repetir ciclos de adsorção de superfície limitada de álcool propargílico e sua subsequente oxidação com permanganato de potássio aquoso, formando uma quantidade controlável de MnO ₂ no substrato em cada ciclo.

p Como a quantidade de óxido de manganês formada em cada ciclo é limitada pela quantidade da monocamada de álcool adsorvido, o crescimento exibe as características autolimitantes da deposição da camada atômica (ALD). Esta técnica de última geração é baseada em uma reação cíclica de precursores gasosos em uma superfície, e normalmente garante a maior conformalidade do revestimento e controle de espessura da sub-monocamada, à custa de uma taxa de deposição muito baixa, necessidade de temperaturas elevadas, precursores caros e complexos, reatores herméticos isolados termicamente.

p Ao contrário do ALD típico, a nova deposição de camada redox (RLD) é realizada no ar, à temperatura ambiente, usando produtos químicos comuns e baratos e vidro simples - literalmente, dois béqueres. Isso reduz muito os custos e a complexidade da deposição, tornando-o acessível a praticamente qualquer laboratório ou fábrica. O método também mostra pelo menos 4x maior crescimento por ciclo e é pelo menos 1,5x mais rápido do que o processo ALD conhecido de MnO ₂ graças à alta densidade de adsorção das moléculas de álcool e MnO ₄ ^- íons nos substratos. O método RLD também foi usado com sucesso para revestir nanofios de Ni interconectados 3-D complexos com MnO fino ₂ , que não poderia ser executado com o ALD térmico típico.

p Este trabalho é a primeira demonstração de um crescimento tipo ALD de um óxido de metal realizado inteiramente em fase aquosa e ao ar livre. Este é um diferenciador importante dos poucos processos ALD em fase líquida relatados anteriormente de alguns óxidos de metal (por exemplo, MnO _x , TiO ₂ ou MgO), em que todos utilizaram precursores sensíveis à água dissolvidos em solventes orgânicos e, portanto, condições anidras exigidas e ambiente de gás neutro de um porta-luvas ou de uma linha Schlenk. Embora atualmente limitado a substratos feitos de metais de transição (por exemplo, Ni, Ti, Pt) e seus óxidos (por exemplo, TiO ₂ ), a gama de substratos compatíveis pode ser aumentada no futuro para, e. Al ₂ O ₃ ou SiO ₂ , escolhendo adsorbatos orgânicos apropriados. Também, o método RLD poderia ser testado para depositar outros óxidos além de MnO ₂ , usando diferentes complexos de metal que formam produtos insolúveis durante a reação redox.

p Geral, graças à sua simplicidade, a deposição conforme de MnO ₂ pode ser facilmente ampliado e, portanto, explorado por suas inúmeras aplicações (eletro) químicas.