Nanotehnoloogia on kujunenud lahutamatuks osaks meie igapäevases elus, kuna ta on nii elektroonikaseadmetes, päikesepatareides, uuemates hambaimplantaatides kui ka paljudes teistes asjades, millega pidevalt kokku puutume. Võiks arvata, et nanostruktuuride “kokku ladumine” aatomitest on tänapäeval tõsine väljakutse, kuid tegelikult tehakse seda aatomkihtsadestuse meetodil juba igapäevaselt paljudes ettevõtetes ja ülikoolides üle kogu maailma.
Meetodi üks tutvustajaid ja entusiaste on Tartu ülikooli füüsika doktorant ja kiletehnoloogia labori insener Maido Merisalu. “Vaatamata sellele, et aatomkihtsadestamisega on tõepoolest võimalik sadestada materjale ühe aatomkihi haaval, on asi siiski veidi keerulisem,” räägib ta.
Kuidas me teame, et sadestati just üks aatomkiht? Kas sadestatud kiht on õige koostise ja struktuuriga? On veel teisigi küsimusi ja neile kõigile on vaja leida vastus, et töötatada välja uusi nanomaterjale erinevate rakenduste jaoks.
Seetõttu on suur vajadus karakteriseerimismeetodite järele, mis suudavad uurida üliõhukest materjalikihti. Tänapäeval on selleks vaid üksikud võimalused.
Üheks selliseks uurimismeetodiks on madala energiaga ioonide hajumise spektroskoopia (LEIS ehk low-energy ion scattering spectroscopy), mis võimaldab saada infot materjali kõige pealmise aatomkihi koostise ja struktuuri kohta. Selleks pommitatakse katseobjekti pinda ioonidega ning uuritakse pinnalt hajunud ioonide suunda ning energiat.
Vaatamata sellele, et antud meetod on isegi haritud inimesele naeruväärselt keeruline, tegi Tartu ülikooli materjaliteadlane Maido Merisalu koos Saksamaa ettevõttega ION-TOF GmbH (https://www.iontof.com/) metoodika lihtsamaks kirjeldamiseks animatsioonidel põhineva kaasahaarava videoloengu.
Eelkõige üliõpilastele, õppejõududele ning ettevõtetele suunatud inglise keelset videot on Youtube’s vaadatud juba üle 30 000 korra ja selle on meeldivaks märkinud üle 300 kasutaja:
Doktoranti ja ettevõtte koostöö sai alguse suurelt rahvusvaheliselt aatomkihtsadestuse konverentsilt „ALD 2015“, kus kohtusid maailma tuntuimad nanotehnoloogiale spetsialiseerunud tippteadlased ning ettevõtted.
Nagu uudishimulikule materjaliteadlasele kombeks, käis ka Merisalu konverentsil ringi ning vestles ettevõtete esindajatega ning uuris millist kõrgtehnoloogilist aparatuuri nad pakuvad ja mida need võimaldavad valmistada või uurida. Peagi selgus, et üks ettevõte on spetsialiseerunud just ioonhajumismeetoditele.
“Kuna Tartu ülikoolis on neid meetodeid juba pikemat aega õpetatud, siis oli see ka harukordne võimalus lisainfo hankimiseks reaalse aparatuuri kohta – seda võimalust ei tohtinud ju kasutamata jätta!” lausus Merisalu.
Vestlusel jõuti ühisele arusaamale, et metoodika on tõepoolest keerukas ning on vajadus vabalt kättesaadavate visuaalsete õppematerjalide järele, mis aitaks nii üliõpilastel kui ka ettevõtte klientidel teemast paremini aru saada. Kuna õppevideo tegemiseks vajaminevad vahendid ja kogemused olid Merisalul juba olemas ja ettevõte oli nõus nii konsultatsioonide kui ka visuaalsete lisamaterjalidega tegemist toetama, siis asutigi koos videoloengut valmistama.
Pool aastat hiljem, selle aasta alguses avaldas doktorant video Youtube´i keskkonnas Captain Corrosion’i lehel, kus on ka palju teisi üliõpilastele ning õppejõududele mõeldud visuaalseid õppematerjale.
Mis kasu saavad sellest koostööst ülikool ja ettevõte?
Koostööprojekti raames valminud videoloeng on toetavaks õppematerjaliks igal aastal Tartu ülikoolis loetavale ainekursusele „Füüsikalised uurimismeetodid keemias“, kus keemikud ja materjaliteadlased tutvuvad erinevate kõrgtehnoloogiliste materjalide karakteriseerimismeetoditega, mida neil edaspidi nii uurimustöös kui ka erialasel tööl vaja läheb. Tänu sellele, et video on vabalt kättesaadav ja seadistatud kergemale leidmisele otsingumootorites, vaatavad seda usinasti üliõpilased, õppejõud ning ettevõtted erinevatest riikidest, mis tõstab oluliselt ülikooli nähtavust maailmas ja näitab siinse õppetöö kõrget kvaliteeti.
Ettevõte ION-TOF GmbH aga kasutab antud videoloengut nii uute töötajate kui ka klientide koolitamiseks. Kuna video on Youtube´is omalaadsete seas esikohal, siis on see ka pidev pikajaline reklaam ettevõttele ning aitab neil tulevikus rohkem seadmeid müüa.
Kas ja miks peaksid materjaliteadusega tegelevad ettevõtted ülikoolide poole vaatama?
Käesolev õppevideo on siiski vaid üks näide sellest, kuidas ülikoolid ja ettevõtted saavad üksteisele kasulikud olla. Sageli pöörduvad ettevõtted ülikoolide poole just pisemate ja ka suuremate tehnoloogiliste probleemidega, millele otsitakse lahendust.
Üheks heaks näiteks on siinkohal just koostööprojekt Tartu ülikooli ja Eesti ettevõtte Metallieksperdid vahel. Nimelt oli ettevõttel probleem anodeerimisega (elektrokeemiline protsess, mille käigus paksendatakse metallist valmistatud objektide naturaalset oksiidikihti). Nende praagiprotsent selles protsessis oli ligi 30. Koos TÜ materjaliteadlastega leiti aga probleemile poole aastaga lahendus ning nüüd on praagiprotsent praktiliselt olematu.
Koostöös ülikoolidega avaneb isegi pisematele ettevõtetele suurepärane võimalus kasutada maailmatasemel tippteadlasi ning kaasaegset aparatuuri nii uute toodete arendamiseks kui ka olemasolevate protsesside optimeerimiseks, et maailmaturul veelgi paremini läbi lüüa.
Allikas ERR Novaator (Toimetaja Katre Tatrik)