Като истински комуникатор на науката и финалист на международното издание на FameLab, д-р Божидар Стефанов – преподавател в катедра „Химия“ в Технически университет (ТУ) – София, предложи да илюстрира една от посоките на най-новия проект, на който е ръководител, с демонстрация на процеса на изработване на лого на Българска телеграфна агенция (БТА) посредством активиране на химични реакции чрез използване на светлина.
Проектът на ТУ - София е със заглавие „Фотокаталитична активност на тънки слоеве със селективно фотофиксирани кокатализатори“ с партньори СУ "Св. Климент Охридски" и Институт по катализ – БАН, и е финансиран е от Фонд „Научни изследвания” към Министерство на образованието и науката.
Срещаме се в лабораторията на д-р Стефанов в ТУ. Невероятно е усещането да разговаряш с човек, който толкова много обича работното си пространство и всичко, което прави тук. Разказва за етапите на изграждане и обгрижване на лабораторията, както и за всяко нещо в нея – от епруветките и научните инсталации, до мебелите и табелите по стените. По-голямата част от апаратурата е конструирал сам. С части от различни устройства, алуминиеви лайстни за подови покрития (закупени от строителни магазини) и фотографски материали е създал впечатляващи високотехнологични продукти: дип-коатер – уред за изтегляне на тънки слоеве, фотофиксатор – автоматичен ултравиолетов фотоекспонатор, електрохимични клетки.
„От малък обичам да правя неща с ръцете си“, обяснява д-р Божидар Стефанов. И от малък обича да си задава въпроса: „Какво се случва, ако…“ Сам е избродирал Менделеевата таблица на гърба на работната си престилка, заедно с фигурки на колби, епруветки и си е нарисувал с текстилни бои химични пособия върху няколко тениски. След като е качил в интернет снимки на един от самодейно изработените лабораторни уреди, китайски производители са се свързали с него и са попитали дали може да произвежда и за тях същия продукт. Докато стойността на оригиналните лабораторни изделия е по няколко хиляди евро, сътворените от д-р Стефанов са с материали за по десетина лева.
Сръчен и изобретателен в ренесансовия смисъл на думата, младият учен вече е подготвил матриците на логото на БТА и пристъпва към трите основни етапа на процеса по материализиране на идеята за задвижване на химични реакции чрез използване на светлина: нанасяне на тънък слой титанов диоксид върху микроскопско стъкло (1), фотохимично активиране на повърхността (2) и посребряване/помедняване (3).
„Използваме светлина, за да пренесем образа от фотошаблон директно върху повърхността, върху която искаме да го изобразим. По подобен начин се правят чиповете и платките в електронните устройства (нарича се фотолитография). Но разликата е, че там процесът е субтрактивен, има отпадък. Цялата повърхност се покрива с проводящ слой, после се нанася фоточувствително вещество - фоторезист, който осветява през шаблон. Следва проявяване и отмиване на фоторезиста от местата, където не е било осветено. Незащитената с фоторезист повърхност се обработва химически, за да се разтвори (премахне) излишният материал. Докато вижте какво става в нашия случай: първо, ползваме стъкло като подложка, което е необичайно, и второ, обработваме го така, че самото то под действие на светлина да отлага сребро, последвано от мед (в две стъпки). Медта се добавя по метода на химическо метализиране“, разказва д-р Бо, както го наричат студентите му.
И обръща внимание на предимството да се използват сребърни наночастици при активирането на повърхността, защото в установената индустриална технология се употребява паладиев активатор, с цена от порядъка на неколкостотин лева на грам.
„Идеята е чрез този похват - с енергия от светлина, насочена към много тънък слой от титанов или цинков оксид (те са фотокатализатори – материали, които са способни да използват енергията от светлината за химични процеси) да се направят покрития, които да разделят водата на водород и кислород. С похватите, разработени по време на проекта, двете реакции да се разделят пространствено – на две различни места. Възможно е и чрез отлагане на проводящи слоеве от мед да чертаем върху повърхността електрически схеми директно, от течност. По този начин студентите ми създадоха и сензори за влага“, обяснява д-р Стефанов.
Това е и едно от практическите приложения на изследването: изработката на сензори върху стъкло. „Същите тези слоеве например, върху които можем да формираме тези проводящи изображения, преди съм ги ползвал за пречистване на въздух върху стъкло – по този метод може да се направи „умен“ прозорец, който не само пречиства въздуха в стаята, използвайки енергията от слънчева светлина, но и замерва какво е качеството на въздуха в помещението – процента влага, присъствие на замърсители и пр. Прозорец, който се самозахранва също с енергия от слънцето“, допълва младият учен.
Колежката му от Софийски университет „Св. Климент Охридски“ Нина Кънева, която е съавтор в проекта, използва същата технология за да прави покрития, пречистващи водата от лекарствени молекули, които пречиствателните станции не могат да отстранят. Младата изследователка е носител на една от стипендиите на ЮНЕСКО в конкурса „Жените в науката“ .
„От 16 години се занимавам с тези неща и още ми е интересно“ – казва д-р Стефанов и подарява на БТА двете нарисувани чрез светлина лога – медното и сребърното. Молбата му е да проследим как се развиват образците: „Все пак са на фотоактивна повърхност, при медта не съм забелязал да има някакви негативни ефекти в рамките на година, но може да стане леко на тъмни петна. За среброто не съм сигурен, малко е своенравно и има шанс или околната повърхност да посивее с времето, или сивата зона да избледнее, ако се съхранява на тъмно и после пак да потъмнее, ако е на светло - защо става така не знам, но си е тема за още един проект, понеже е някакъв фотохромен ефект.“
