Vjačeslavs Stunžāns: Kas ir nanotehnoloģija?  (56)

Nanotehnoloģija, jeb nanozinātne (grieķu: nannos - "punduris") ir tehnoloģijas un zinātnes nozare, kurā tiek pētītas struktūras, kuru izmēri ir salīdzināmi ar atomu un molekulu izmēriem. To izmēri ir mērāmi nanometros (10-9 m; miljardā daļa no metra). Nanoobjektu izmēri ir robežās no 1 līdz 100 nm (lielākus priekšmetus par 100 nm neuzskata par nanoobjektiem). 

Nanoizmēru materiālus var izgatavot izmantojot divas metodes: salipinot kopā molekulu pēc molekulas (no mazākiem objektiem) vai sasmalcinot lielākus objektus. Tomēr, lai arī cik strauji mūsdienās nenotiktu tehnoloģiju miniaturizācija, tā nevar notikt bezgalīgi, jo viena no objektu dabiskajām samazināšanas robežām nosaka vielas pamatsastāvdaļas, atomu izmēri, kas ir aptuveni 0,1 nanometrs. 

Lai labāk saprastu, kas ir nanomērogs, kurā 1 nanometrs ir parasta metra miljardā daļa, var piedāvāt šādu salīdzinājumu. Ja iztēloties 1 nanometru futbola bumbas izmērā, tad parastais metrs būs tikpat liels kā visa mūsu planēta - Zeme. 

Nanotehnoloģijā uzkrātās zināšanas tiek pielietotas fizikā, ķīmijā, bioloģijā, ģenētikā un citās zinātnes nozarēs. Nanotehnoloģija ir salīdzinoši jauna zinātnes nozare, bet tā mūsdienās ļoti strauji attīstās un sniedz skaidru nākotnes vīziju zinātnē. Tās ir  elektronikas, telekomunikāciju, medicīnas, bioinženierijas un citu zinātņu turpmākā attīstībā.

Pirmais, kurš sāka runāt par nanotehnoloģijām bija amerikāņu fiziķis, Nobela prēmijas laureāts Ričards Fainmens.  Paredzot tehnoloģiju attīstību, viņš 1959. gadā lekcijā "There's Plenty of Room at the Bottom" apskatīja iespēju izveidot visdažādākās ierīces, manipulējot ar individuāliem atomiem un pravietiski teica:  "2000. gadā, kad cilvēki atskatīsies uz aizgājušo laiku brīnīsies, kāpēc pirms 1960. gada neviens nopietni neizpētīja šo iespēju".

Ričarda Fainmena lekciju iedvesmots, sākot ar 1970. gada nanozinātni popularizēja amerikāņu inženieris Kims Ēriks Drekslers (Kim Eric Drexler). 1986. gadā Drekslers dibināja "Nākotnes paredzēšanas institūtu" (Foresight Institute), kura mērķis bija labāk sagatavoties nanotehnoloģiju attīstību iespējām. Tāpat kā Fainmens arī Drekslers norādīja, ka nav jāpierāda nanotehnoloģiju iespējamība, jo šāds pierādījums eksistē dabā. 

Tomēr,  pie mums Latvijā šķiet vajag pierādīt, ka nanotehnoloģijas ir nevis kaut kāda šarlatānu blēdīšanās, bet pašas dabas uz zinātni bazēto tehnoloģiju realitāte. Drekslers rakstīja šādi: "Koki nav primitīvi. Lai tiem izplauktu lapas, tie negriež, nemaļ, nemaisa, necep, neapsmidzina, nekodina. Tā vietā tie savāc Saules enerģiju, izmantojot molekulārās elektroniskās ierīces, fotosintēzes reakcijas centrus hloroplastā. 

Tie izmanto šo enerģiju, lai darbinātu molekulārās mašīnas, ierīces ar kustīgām detaļām no precīzi izveidotām molekulārām struktūrām, kuras pārveido oglekļa dioksīdu un ūdeni, skābekli un molekulārās struktūras, kuras citas molekulārās mašīnas izmanto sakņu, zaru un lapu būvēšanai. Katra koka lapa ir sarežģītāka nekā kosmiskais kuģis ar daudz smalkākām detaļām, nekā jaunākais čips no Silikona ielejas. Tas viss panākts bez trokšņa, siltuma izdalīšanās, toksiskiem dūmiem un cilvēku darba. Tieši pretēji, kaitīgie izmeši tiek pārstrādāti koka darbības rezultātā. Šādi raugoties, koki ir augsta tehnoloģija. Čipi un raķetes nav".

Šodien Rīgas Satiksmē lietotām tehnoloģijām ceļu pavēra 1975. gadā Bonnas universitātes profesoru  Vilhelma Bartlota (Wilhelm Barthlott) un Kristofa Nainujsa (Christoph Neinhuis) t.s. Lotosa efekta atklāšana un patenta noformēšana, proti:  lotosa un dažu citu augu lapu virsmu pašattīrīšanās efekts. 2001.  Bartlots un Nainujs publicēja rakstu, kura piedāvāja šī efekta ne tikai zinātnisku - nanotehnoloģisku  skaidrojumu, bet arī praktisku izmantošanu ("The lotus-effect: nature's model for self cleaning surfaces", International Textile Bulletin 1: 8-12).

Tātad,  ir jāiegaumē, ka pati nanotehnoloģija un tajā izmantotie līdzekļi un materiāli nav mazgāšanas tehnoloģija un mazgāšanas materiāli. Tā ir virsmas (principā jebkuras virsmas) apstrādes supersmalka tehnoloģija un īpaši virsmas apstrādes materiāli.

1. Tehnoloģijas skaidrojums Rīgas Satiksmes apstākļos.

Nanotehnoloģijas,  kas tiek izmantotas Rīgas Satiksmē, pamatā ir tas moments, ka jebkura virsma ir poraina un tā tiek pārklāta ar superplānu, bet arī superizturīgu šķidru stiklu (silīcija dioksīda - SiO2),  kas molekulārā līmenī aizpilda pat vissīkākās apstrādājamā materiāla poras, kas tagad tiek nobloķētas ne tikai "no augšas", bet arī "no apakšas". Tieši tas aizsargā šādi apstrādātu virsmu no ūdens un dubļu ietekmes, kas neiesūcas un nepielīp, bet vienkārši "noslīd nost" pa nanolīmenī  ar šķidru stiklu pārklātu virspusi.

Ar visu šāda pārklājuma izturību (kristaliskam silīcijam ir raksturīgs tāds pats kristālrežģis, kāds ir dimantam), to tomēr vajag regulāri atjaunot. Vienīgi atšķirībā no tradicionāliem līdzekļiem to vajag darīt ne reizi nedēļā vai mēnesī, bet reizi pusgadā, vai pat gada laikā.

Tātad šāds nanopārklājums ir inovatīvs, videi draudzīgs, viegli kopjams, ūdeni un netīrumus atgrūdošs, aizsargāts pret skābju un sārmu iedarbību, antibakteriāls un ilgāk kalpojošs nekā jebkurš no tradicionāliem, iepriekšējās paaudzes līdzekļiem, piemēram ar vasku. Nanopārklājums nemaina izstrādājuma krāsu, neietekmē tā lietošanas funkcijas, nemazina gaisa caurlaidību, apstrādātā virsma ir ekoloģiski nekaitīga. 

Tas ir vizuāli neredzams. Šķiet tieši šī labā īpašība ir nospēlējusi šajā gadījumā ļaunu joku. Ja aizsargkārtu nevar ieraudzīt acīm, tad aizmirstam par  visiem zinātniskiem skaidrojumiem un pārbaudēm??? Iespējams, tur vispār nekā nav! Bet tajās cisternās ir nevis silīcija dioksīda šķīdums, bet Rīgas krāna ūdens?!.. Godīgi sākot, man te nav nekādu argumentu.  Atliek vienīgi vaicāt, kurā gadsimtā mēs dzīvojam?...

Ar nanotehnoloģiju palīdzību transporta līdzekļi tiek apstrādāti no ārpuses un iekšpuses. Salona grīdas, sienu, griestu, metāla rokturu, kā arī sēdekļu auduma un plastmasas virsmas apstrādē ir izmantots tāds pats tehnoloģiskais princips, bet atšķirīgi paņēmieni un materiāli.

Rīgas Satiksmē tiek izmantoti sešu veidu silīcija dioksīda šķīdumi. Līdz šīm pasūtīti un piegādāti materiāli atbilda visām tehnoloģiskām prasībām.

Silīcija dioksīda šķīdums tiek uzsmidzināts ar aerosolu (pulverizatoru) un tālāk ar mikrošķiedru audumu rokām un attiecīgiem mehānismiem tiek iestrādāts attiecīgajā virsmā. Pie šādas tehnoloģijas būtiska prasība ir pēc iespējas "ideāla" virsmas tīrība. Tāpēc tieši tīrīšana, kurā nekādas nanotehnoloģijas netiek izmantotas, ir viena no procesa visdarbietilpīgākiem posmiem.  Viena transportlīdzekļa apstrādes cikls ir 1) tīrīšanas un mazgāšanas, 2) žāvēšanas, 3) nanotehnoloģiskās virsmas apstrādes fāzes, aizņem no 3  līdz 4 stundām.    

2. Vēlreiz īsi par nanotehnoloģiju izmantošanas priekšrocībām.

Nanotehnoloģiju izmantošana Rīgas Satiksmes apstākļos dod šādas galvenās priekšrocības:

- tīrīšanas līdzekļu izmaksu ietaupījums līdz 40% (ārzemju pieredze rāda, ka mazgāšanas līdzekļu ekonomija var sasniegt 90%, ūdens ekonomija - 70%);

- ātra un vienkārša uzklāšana;

- nozīmīgi samazinātas ekspluatācijas izmaksas;

- viegla un ērta apstrādāto virsmu kopšana;

- efektīva virsmas aizsardzība ilgu laiku;

- netīrumus atgrūdošas virsmas;

- ievērojams higiēnas un tīrības standarta uzlabojums;

- virsmu un materiālu aizsardzība (samazināts nodilums un aizsardzība pret pleķiem);

- iespēja nodrošināt ilgstošu virsmu antibakteriālo aizsardzību (99,9 % tiek iznīcināti-Escherichia Coli, Staphylococuss aureus, Salmonella enteritidis);

- inovatīvo 21. gadsimta tehnoloģiju izmantošana;

- kopumā tiek būtiski uzlabots uzņēmuma tēls.

Šķiet situācija, kas izveidojās sakarā ar mediju un sabiedrības izpratni vai neizpratni par nanotehnoloģiju izmantošanu Rīgas Satiksmē runa nav par tehnoloģijām, bet par pavisam citām lietām, kas ir ārpus maniem dienesta pienākumiem un kompetences.

Piedāvāju:

Uzņēmums "Rīgas Satiksme" savā darbā izmanto jaunas, inovatīvas metodes. Vislabākais, kas šajā situācijā kliedēs nepamatotas šaubas un apgalvojumus masu medijos ir intervija, proti: esmu gatavs jebkurā brīdī organizēt nanotehnoloģijas virsmas apstrādes līdzekļu reālu pielietošanu dabā deputātiem, mediju pārstāvjiem un visiem interesentiem, kā reāli tās darbojas un arī, ar ko silīcija dioksīda šķīdums (SiO2) atšķiras no parasta ūdens (H2O).