در سیستم‌های تصفیه هوا، واکنش‌های تجزیه آب و حتی تولید سطوح خود تمیز شونده، معمولاً از اکسید فلزات مختلف، به‌عنوان فتوکاتالیست استفاده می‌شود. خواص فیزیکی و شیمیایی برخی از این اکسیدهای فلزی، با افزودن نانوذرات بهبود می‌یابد؛ به‌طوری که عملاً یک اکسید فلزی معمولی را، به یک نانو ماده باقابلیت‌های جدید بدل می‌نماید. البته استحصال موفقیت‌آمیز چنین ماده‌ای، منوط به درک فرایندهای شکل‌گیری نانوکامپوزیت‌ها و کنترل صحیح و کامل آن‌ها است. در همین راستا، محققین دانشگاه «ITMO»، با همکاری متخصصینی از فرانسه و آمریکا، نشان داده‌اند که با استفاده از لیزر فمتوکسند (Femtosecond)، می‌تواند ساختار و ویژگی‌های نانوکامپوزیت‌ها را کنترل نمود. این محققین، به صورت خاص بر روی فیلم‌هایی از اکسید تیتانیوم و نانوذرات طلا کار کرده و نانوکامپوزیت‌هایی با خواص کنترل شده، تولید نموده‌اند.

چندی پیش، محققین تعدادی ماده جدید و ویژه را خلق نمودند که با قرارگیری در معرض نور، تسریع انجام فرایندهای شیمیایی را به دنبال خواهند داشت. این کشف، پیامدهای بزرگی را در صنایع مختلف به دنبال داشت که موادی جدید را برای استفاده در دستگاه‌ها و سیستم‌های جدید، از سیستم‌های تصفیه هوا گرفته تا پیل‌های سوختی، عرضه می‌نمود. یکی از این مواد امیدوارکننده، دی‌اکسید تیتانیوم است که برای بهبود خواص فتوکاتالیستی آن، می‌توان از نانوذرات طلا استفاده نمود. البته ساخت این نانوکامپوزیت، با چالش‌هایی همراه است؛ چراکه با اینکه روش‌هایی عملیاتی برای تولید جداگانه فیلم‌های نازک دی‌اکسید تیتانیوم و نانوذرات طلا وجود دارد، اما هنوز روش مناسبی برای ترکیب این دو جزء، ارائه نشده است. قرار دادن نانوذرات طلا درون فیلم‌های اکسید تیتانیوم و همچنین کنترل اندازه و توزیع آن‌ها، کاری بس دشوار بوده و همین چالش جدی، موجب آغاز پروژه‌ای بین‌المللی از سوی محققین دانشگاه «ITMO» گردیده است. آن‌ها برای رفع این چالش، استفاده از لیزر را در دستور کار خود قرار دادند.

ماکسیم سرگیف (Maksim Sergeev) از اعضای تیم تحقیق می‌گوید: «اگر این مواد را تحت تابش لیزر قرار دهیم، هم ذرات طلا و هم دی‌اکسید تیتانیوم اطراف آن، با تغییر خواص مواجه می‌شوند». به این منظور، فیلم‌های متخلخل دی‌اکسید تیتانیوم، در معرض یون‌های طلا قرار گرفته که به سرعت، با تشکیل ذرات نانومتری طلا همراه بودند. پس از آن، ماده تولیدی در معرض تابش لیزر قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که با استفاده کنترل شده از لیزر، می‌توان بدون اینکه به ماده آسیبی وارد نمود، رشد نانوذرات را کنترل کرد. اگر کنترل فرایند به خوبی صورت نگیرد، خود با چالش‌هایی جدی همراه خواهد بود. به عنوان مثال، اگر سرعت حرکت لیزر آهسته باشد، منجر به ایجاد حفراتی در ماده شده و مشکلاتی را به دنبال خواهد داشت.

مرجع: «Nanowerk»