Historie sukcesu RTD - Produkcja złożonych nanostruktur poprzez osadzanie warstw atomów
Europejscy naukowcy są pionierami w dziedzinie nanotechnologii, nauki dotyczącej mikroskopijnych struktur (1 nanometr to miliardowa część metra), a cząsteczki badane przez nanotechnologów są około 50 000 razy mniejsze od ludzkiego włosa. Celem tego rodzaju prac badawczych jest stworzenie nowatorskich materiałów kompozytowych, które można będzie modyfikować i łączyć ze sobą, w celu uzyskania złożonych i bardzo przydatnych właściwości, które znajdą zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, technologii oraz nauki. Wystarczy na przykład wyobrazić sobie samoczyszczące się ściany, pokryte specjalnymi nano-włóknami, które reagują na światło słoneczne i dosłownie "zjadają" zanieczyszczenia organiczne, kurz, a w niektórych przypadkach także graffiti. Tego rodzaju rozwiązanie zapewniłoby ogromne oszczędności miejskim służbom odpowiedzialnym za utrzymanie czystości. "Dzięki reagującemu na światło foto-katalizatorowi, nad którym pracowałem, możliwe jest utrzymanie czystości ścian bez konieczności ręcznego ich mycia", twierdzi dr Szilágyiof, pracownik Instytutu Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Budapeszteńskiego Uniwersytetu Techniczno-Ekonomicznego. "Co więcej, powyższe nano-włókna produkowane są w proekologiczny sposób, w oparciu o "zielone" procesy chemiczne!". Uczestnikom kierowanego przez profesora Szilágyi projektu Compnanoald udało się pozyskać nową wiedzę na temat tych złożonych nano-struktur, dzięki technice zwanej osadzaniem warstw atomowych ('Atomic Layer Deposition' - ALD). Prof. Szilágyi twierdzi, że ALD jest unikalną metodą, gdyż umożliwia "osadzanie materiału warstwa po warstwie". Wyzwanie stanowi odpowiednie sterowanie osadzaniem chemikaliów na podłożu. Zadanie to jest tym bardziej utrudnione, gdy powierzchnia przedmiotu nie jest horyzontalna lub gładka, zauważa dr Szilágyi. Dzięki metodzie ALD prof. Szilágyi wytwarza bardzo precyzyjne i elastyczne materiały cienkowarstwowe, posiadające jednolitą powierzchnię, nawet w przypadku przedmiotów trójwymiarowych, takich jak nano-włókna, nano-rurki węglowe, a nawet obiekty występujące w naturze, takie jak liście. Wykrywanie toksycznych oparów, magazynowanie energii i inne zastosowania Obecnie usprawnienie technik osadzania cienkich warstw jest warunkiem koniecznym dalszego rozwoju przemysłu półprzewodnikowego, który wytwarza mikroukłady przeznaczone dla urządzeń elektronicznych, a także, w dużym stopniu, rozwoju "zielonych" technologii, takich jak ogniwa słoneczne. Łącząc różnorakie właściwości oraz wdrażając nowe funkcjonalności, dr Szilágyi odkrył innowacyjne metody opracowywania oraz wykorzystywania nano-wzorców, otrzymując w ten sposób jednolite, modyfikowalne struktury. Struktury te obejmują materiały o precyzyjnie zdefiniowanych właściwościach, pozwalające wykrywać toksyczne gazy, magazynować energię słoneczną oraz odwzorowywać powierzchnię obiektów występujących w naturze (np. liści lotosu). "Skopiowany "nano-liść" może być programowany tak, by reagował w zróżnicowany sposób na działanie promieni słonecznych lub wody, dzięki czemu być może powstaną silnie wodoodporne materiały, które znajdą zastosowanie w budownictwie, przemyśle odzieżowym itd", tłumaczy naukowiec. Modyfikacja powierzchni liści lotosu, dodaje dr Szilágyi, oznacza, że możliwe jest wpływanie na właściwości różnorakich tkanek biologicznych lub bakterii, co otwiera nowe obszary badań w dziedzinie biologii. Inne, obiecujące ścieżki badawcze, związane z pracami tego węgierskiego naukowca, dotyczą hodowania funkcjonalnych powierzchni na włóknach celulozy, w celu zastosowania ich w biodegradowalnych plastikach, których będzie można używać np. podczas produkcji samochodów. Dr Szilágyi modyfikował ponadto powierzchnię elastycznych membran plastikowych, dzięki czemu mogą one reagować na światło i strumień elektronów. Powstałe w ten sposób "elastyczne powierzchnie wielokanałowe" ('flexible multi-channel plates') posiadają obiecujące właściwości w kontekście, na przykład, noktowizji. "Już teraz obserwujemy fascynujące efekty stosowania techniki ALD, jednak jej potencjał w kontekście nanotechnologii nie został z pewnością w pełni wyczerpany", przewiduje dr Szilágyi. "Stypendium Marie Curie, które zakończyłem w tym roku, bez wątpienia pomogło mi znacznie przesunąć granice zastosowań ALD". Imre Miklós Szilágyi, który z zawodu jest chemikiem i inżynierem, otrzymał szereg nagród, w tym, w 2010 roku, nagrodę dla młodych naukowców, przyznawaną przez Węgierską Akademię Nauk, stypendium János Bolyai (na lata 2011-2014) oraz stypendium Marie Curie na rozwój kariery zawodowej. To ostatnie stypendium umożliwiło mu podjęcie studiów i rozpoczęcie pracy na Uniwersytecie Helsińskim (Finlandia), gdzie opiekował się nim ekspert w dziedzinie ALD, prof. Markku Leskelä. Dr Szilágyi upowszechnił swe odkrycia za pośrednictwem książek, konferencji oraz licznych artykułów opublikowanych w czasopismach naukowych, a po zakończeniu stypendium planuje stworzenie grupy badawczej zajmującej się tematyką ALD. - Pełna nazwa projektu: Preparing complex nanostructures by atomic layer deposition - Akronim projektu: Compnanoald - Numer referencyjny projektu: 235655 - Nazwa/kraj pochodzenia koordynatora projektu: Europejski stypendysta programu Marie Curie Imre Szilágyi, Uniwersytet Helsiński, Finlandia - Całkowity budżet projektu: 184 759 euro - Wsparcie KE: 184 759 euro Data rozpoczęcia/zakończenia projektu: Od lutego 2010 do lutego 2012 - Pozostałe kraje partnerskie: Węgry