具有连续互连性和最小曲折度的中孔半导体膜，例如密集排列的垂直通道可以确保异质结处最大表面积，以增加电荷或光子密度（吸收/发射）。虽然使用现代光刻技术将这些膜设计为低于50 nm的纳米结构是不可行的，但是利用传统的软模板方法和溶致晶体工程技术可以在整个TiO2膜中获得连续的垂直孔。近日，日本国立材料科学研究所（NIMS）的Yusuke Yamauchi教授课题组证明，在三溶剂系统中的聚苯乙烯-b-聚环氧乙烷嵌段共聚物可以自组装成体心立方Im3m结构的模板。

本文要点：

1.    本文详细研究了孔径在10到20 nm之间的介孔TiO2薄膜的形成，该薄膜的排列顺序为几微米，并且垂直取向，并且在薄膜的整个厚度上都紧密地相互连接。

2.    使用低分子量的PS-b-PEO嵌段共聚物为软模板，该共聚物在依次蒸发四氢呋喃和乙醇后形成bcc（Im3m）结构而形成球形胶束（PS核和PEO-壳）。

3.    通过对温度，溶剂组成和聚合物嵌段大小的研究，垂直通道的形成直接归因于热诱导的膜收缩而在垂直方向[011]上排列良好的孔的合并。相对较大的孔至孔距离和较慢的退火过程可实现结晶和晶体膨胀，而不会损害高达400°C的温度下的薄膜完整性。最终，可获得具有〜15nm量级的微晶的纳米晶锐钛矿TiO2。

参考文献：

Coalescence-driven verticality in mesoporous TiO2 thin films with long-range ordering. JACS, 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c05708

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05708