The rise of mesoporous silica films in electrochemistry
L’essor des films de silice mésoporeuse en électrochimie
Résumé
Ordered mesoporous silica films exhibiting vertically-aligned nanopore channels can be obtained by combining sol-gel chemistry, surfactant physico-chemical properties and electrode polarization, according to an electrochemically induced self-assembly mechanism. The method is based on the application of a cathodic potential likely to organize transient hemi-micelles of cationic surfactant onto the electrode surface and to induce simultaneously a pH increase inducing the polycondensation of silica precursors around the surfactant template at the electrode/solution interface, generating thereby the vertical growth of a mesoporous film.
One can also combine this approach with “click chemistry” in order to generate functionalized mesoporous silica films with well-defined properties, giving rise to nanoscale reactors bearing a high number of easily accessible organofunctional groups. The accurate control of orientation and the versatility of the functionalization process open new avenues in applied fields such as sensors, semi-permeable membranes and nanotechnologies.
Des films de silice organisés à l’échelle nanométrique et présentant une structure mésoporeuse verticalement orientée peuvent être obtenus en combinant la chimie sol-gel, la physico-chimie des tensioactifs et la polarisation d’électrode, selon un mécanisme d’auto-assemblage induit par électrochimie. La méthode est basée sur une polarisation cathodique conduisant à la formation transitoire d’hémi-micelles de tensioactif cationique à la surface de l’électrode et induisant une montée de pH à l’interface électrode/solution initiant la polycondensation des précurseurs inorganiques autour du porogène, résultant en une croissance orthogonale d’un film mésostructuré.
Il est également possible de combiner cette approche avec la « chimie clic » pour générer des films mésoporeux fonctionnalisés à propriétés dédiées, donnant naissance à de véritables nanoréacteurs incorporant un grand nombre de groupements fonctionnels aisément accessibles. Le contrôle de l’orientation et la souplesse de fonctionnalisation ouvrent de nouvelles voies d’application dans des domaines tels que les capteurs, les membranes à perméabilité sélective et les nanotechnologies.