Традиционно для придания стеклу особых свойств, например водоотталкивающих, используются два метода: силанизация, при которой молекулы связываются с поверхностью стекла, или нанесение полимерных покрытий. Однако оба этих способа требуют применения токсичных химических соединений, а покрытия со временем изнашиваются. Новый метод создает необратимые структурные изменения молекул поверхности стекла без использования каких-либо дополнительных веществ. Таким образом, в зависимости от состава раствора, можно сделать стекло либо полностью водоотталкивающим, либо наделить его положительным электрическим зарядом.
В ходе эксперимента исследователи погрузили обычное стекло в нетоксичный раствор диазониевых солей, а затем обработали его ультразвуковыми волнами частотой 24 кГц. В результате в растворе начали образовываться микроскопические пузырьки, которые затем быстро схлопывались, создавая локальные всплески тепла и давления. Этот процесс вызвал химическую реакцию, благодаря которой на поверхности стекла сформировался стабильный органический слой. По словам руководителя работы Надима Дарвиша, новый метод обеспечивает прочное молекулярное соединение, которое делает новое стекло более долговечным и экологически безопасным по сравнению с традиционными покрытиями.
Одним из наиболее перспективных направлений применения нового материала является борьба с болезнетворными микроорганизмами. Известно, что некоторые бактерии и грибки предпочитают гидрофобные поверхности. Исследования показали, что новое стекло эффективно захватывает кишечную палочку (E. coli), то есть из него можно делать фильтры для очистки воды. Еще одним интересным открытием стало взаимодействие стекла с пивными и хлебопекарными дрожжами Saccharomyces cerevisiae. Этот эффект позволит сделать более предсказуемой эффективной ферментацию — процесс, без которого не обойтись при приготовлении пива и хлебобулочных изделий.
Положительно заряженное по новой методике стекло эффективно адсорбирует из воды микроводоросли Chlorella vulgaris. Этот вид водорослей хорошо себя зарекомендовал в производстве биотоплива, но их до сих пор было достаточно сложно накапливать. Новый метод значительно упрощает этот процесс и повышает скорость и эффективность выработки биотоплива.
Новая технология подходит для обработки любых типов стекла и, что самое важное, не требует сложного оборудования — достаточно базовой ультразвуковой установки, которая есть в большинстве химических лабораторий. Это значит, что разработку можно без проблем внедрить в промышленность и научные исследования. Открытие обещает стать настоящей революцией в целых отраслях, от автомобильной индустрии до производства продуктов питания и альтернативных источников энергии.
Ранее ученые разработали специальные стеклянные гранулы для удобрения почвы.
