RTU zinātnieku izstrādātas tehnoloģijas ļaus efektīvāk izmantot saules gaismu

Pētījumus veica RTU Silikātu materiālu institūta un Tehniskās fizikas institūta zinātnieki, sadarbojoties ar kolēģiem no Latvijas Universitātes (LU) Cietvielu fizikas institūta Platzonu materiālu laboratorijas.

RTU Silikātu materiālu institūtā (SMI) zinātnieki pētījumos izmantoja sola-gēla tehnoloģiju, kuras izejmateriāli (dažādi šķīdumi) ļauj vielas atomus un molekulas sakārtot vēlamajās nano un mikrostruktūrās, nodrošinot 10 – 40 nanometru cinka oksīda (ZnO) daļiņu veidošanos pārklājumā. Pētot materiālu, zinātnieki secināja, ka izveidotā ZnO nanostruktūra nodrošina augstu fotokatalītisko aktivitāti. Tā ļauj ar pārklājumu apstrādātus materiālus izmantot augstmolekulāro organisko piesārņojošo vielu sadalīšanai, kas ir noderīga pārtikas un tekstilražošanas rūpniecības notekūdeņu attīrīšanai. Iegremdējot piesārņotā ūdenī stiklu ar nanopārklājumu un ļaujot tam piekļūt saules gaismai, iespējams veikt ūdens attīrīšanu, neizmantojot citas vielas vai mikroorganismus, kā tas notiek patlaban izmantotajās ūdens attīrīšanas iekārtās. Šis risinājums ir arī ievērojami lētāks un  energoefektīvāks salīdzinājumā ar pašreizējām ūdens attīrīšanas tehnoloģijām.

RTU Tehniskās fizikas institūta (TFI) zinātnieki pētīja iespējas veidot līdzīgas nanostruktūras, dažādu materiālu virsmu apstrādājot ar lāzera starojumu. Ar šo tehnoloģiju iespējams vienkārši un lēti, salīdzinot ar šobrīd industrijā lietotajiem paņēmieniem, izgatavot mikroelektronikai un optoelektronikai nepieciešamās diodes, tranzistorus un mikroshēmas.

Sadarbojoties SMI un TFI zinātniekiem, tika izstrādāta hibrīda sola-gēla un lāzera tehnoloģija nanostruktūru ieguvei. Ar sola-gēla tehnoloģiju iespējams molekulārā līmenī kontrolēt dažādu vielu homogēnu maisījumu veidošanu, to var veikt salīdzinoši īsā laikā un ar nelielām izmaksām. Savukārt lāzera apstrāde ļauj uzsildīt mikronu izmēru cietvielas virsmas apgabalus, tādējādi būtiski pazeminot alumīnija - ZnO nanostruktūru elektrisko pretestību.

Visu jauno materiālu optisko īpašību izpētē iesaistījās LU kolēģi, kuri analizēja pārklājumu absorbcijas, atstarošanas un fotoluminiscences spektrus. Zinātnieki secināja, ka, apvienojot abas tehnoloģijas, iespējams iegūt īpašu, no nanokristāliem sastāvošu pārklājumu, pielietošanai saules paneļu fotoelektriskajās šūnās, jo tas uzrāda lielisku vadāmību un izcilas optiskās īpašības. 

Pētījumu rezultātā izstrādāti divi produktu prototipi un trīs tehnoloģijas, ir iegūts Latvijas Republikas patents, kā arī iesniegti trīs Eiropas patenti un publicētas vienpadsmit publikācijas starptautiski atzītos zinātniskajos žurnālos. Pētījums tika veikts ERAF projektā „Nanostruktūru un barjeru struktūru ieguves sola-gēla un lāzera tehnoloģijas” (nr. 2010/0221/2DP/2.1.1.0/10/APIA/VIAA/145)