ИСТИНА

Пористые плёнки анодного оксида алюминия (АОА), получаемые электрохимическим окислением металла в электролитах на основе различных кислот, широко используются в нанотехнологиях благодаря узкому распределению пор по размерам, возможности контролируемо варьировать диаметр пор в диапазоне от 10 до 500 нм, а также высокой термической и химической стабильности данного материала. Важной отличительной особенностью анодного оксида алюминия от анодных оксидов других вентильных металлов является возможность получения структур с высокоупорядоченным расположением пор. В докладе будут обобщены результаты исследований нашей научной группы про особенности роста и упорядочения структуры пористых плёнок анодного оксида алюминия. Возможность получения плёнок АОА с высокоупорядоченной структурой в щавелевой кислоте была показана в далёком 1995 году [1]. Это послужило толчком к активному поиску режимов самоупорядочения структуры АОА. Однако на протяжении нескольких десятилетий поиск вёлся исключительно эмпирическим путём. В настоящей работе предложены и успешно применены количественные методы анализа степени упорядочения структуры АОА. Для этой цели использован метод малоугловой дифракции рентгеновского излучения [2,3], а также статистический анализ данных растровой электронной микроскопии [4,5]. Полученные данные позволили обнаружить взаимосвязь между природой лимитирующей стадии и степенью упорядочения структуры АОА [6,7]. Показано, что плёнки с высокоупорядоченной структурой могут быть получены в кинетическом и диффузионном режимах роста. Экспериментально продемонстрирована взаимосвязь между кристаллографической ориентацией зёрен алюминия и целым рядом параметров, включая скорость роста АОА, степень упорядочения пористой структуры, азимутальное направление рядов пор, направление роста пор [8-12]. Выявлено влияние состава электролита и его температуры на вышеперечисленные параметры [6,13]. Результаты работы открывают путь к целенаправленному поиску новых режимов самоупорядочения структуры АОА в произвольных электролитах, а также к контролируемому синтезу АОА с высокоупорядоченной структурой. Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ и РНФ. Литература 1. Masuda, H.; Fukuda, K. Ordered metal nanohole arrays made by a 2-step replication of honeycomb structures of anodic alumina // Science, 1995, vol. 268, p. 1466–1468. 2. Napolskii, K.S.; Roslyakov, I.V.; Eliseev, A.A.; Petukhov, A.V.; Byelov, D.V.; Grigoryeva, N.A.; Bouwman, W.G.; Lukashin, A.V.; Kvashnina, K.O.; Chumakov, A.P.; Grigoriev, S.V. Long-range ordering in anodic alumina films: a microradian X-ray diffraction study // Journal of Applied Crystallography, 2010, vol. 43, p. 531–538. 3. Roslyakov, I.V.; Eliseev, A.A.; Yakovenko, E.V.; Zabelin, A.V.; Napolskii, K.S. Longitudinal pore alignment in anodic alumina films grown on polycrystalline metal substrates // Journal of Applied Crystallography, 2013, vol. 46, p. 1705–1710. 4. Napolskii, K.S.; Roslyakov, I.V.; Romanchuk, A.Y.; Kapitanova, O.O.; Mankevich, A.S.; Lebedev, V.A.; Eliseev, A.A. Origin of long-range orientational pore ordering in anodic films on aluminium // Journal of Materials Chemistry, 2012, vol. 22, p. 11922–11926. 5. Roslyakov, I.V.; Koshkodaev, D.S.; Eliseev, A.A.; Hermida-Merino, D.; Petukhov, A.V.; Napolskii, K.S. Crystallography-Induced Correlations in Pore Ordering of Anodic Alumina Films // The Journal of Physical Chemistry C, 2016, vol. 120, p. 19698–19704. 6. Roslyakov, I.V.; Gordeeva, E.O.; Napolskii, K.S. Role of Electrode Reaction Kinetics in Self-Ordering of Porous Anodic Alumina // Electrochimica Acta, 2017, vol. 241, p. 362–369. 7. Gordeeva, E.O.; Roslyakov, I.V.; Napolskii, K.S. Aluminium anodizing in selenic acid: Electrochemical behaviour, porous structure, and ordering regimes // Electrochimica Acta, 2019, vol. 307, p. 13–19. 8. Napolskii, K.S.; Roslyakov, I.V.; Eliseev, A.A.; Byelov, D.V.; Petukhov, A.V.; Grigoryeva, N.A.; Bouwman, W.G.; Lukashin, A.V.; Chumakov, A.P.; Grigoriev, S.V. The Kinetics and Mechanism of Long-Range Pore Ordering in Anodic Films on Aluminum // The Journal of Physical Chemistry C, 2011, vol. 115, p. 23726–23731. 9. Roslyakov, I.V.; Koshkodaev, D.S.; Eliseev, A.A.; Hermida-Merino, D.; Ivanov, V.K.; Petukhov, A.V.; Napolskii, K.S. Growth of Porous Anodic Alumina on Low-Index Surfaces of Al Single Crystals // The Journal of Physical Chemistry C, 2017, vol. 121, p. 27511–27520. 10. Roslyakov, I.V.; Chumakov, A.P.; Eliseev, A.A.; Leontiev, A.P.; Konovalov, O.V.; Napolskii, K.S. Evolution of Pore Ordering during Anodizing of Aluminum Single Crystals: In Situ Small-Angle Xray Scattering Study // The Journal of Physical Chemistry C, 2021, vol. 125, p. 9287–9295. 11. Roslyakov, I.V.; Sotnichuk, S.V.; Kushnir, S.E.; Trusov, L.A.; Bozhev, I.V.; Napolskii, K.S. Pore Ordering in Anodic Aluminum Oxide: Interplay between the Pattern of Pore Nuclei and the Crystallographic Orientation of Aluminum // Nanomaterials, 2022, vol. 12, 1417. 12. Kushnir, S.E.; Kuznetsov, M.E.; Roslyakov, I.V.; Lyskov, N.V.; Napolskii, K.S. Mosaic of Anodic Alumina Inherited from Anodizing of Polycrystalline Substrate in Oxalic Acid // Nanomaterials, 2022, vol. 12, 4406. 13. Leontiev, A.P.; Roslyakov, I.V.; Napolskii, K.S. Complex influence of temperature on oxalic acid anodizing of aluminium // Electrochimica Acta, 2019, vol. 319, pp. 88–94.