تشهد المواد الحديثة، المصنوعة من مكونين مختلفين أو أكثر للحصول على خصائص جديدة (مواد مركبة)، طلبًا كبيرًا في الصناعة الحديثة. على سبيل المثال، يمكن استخدام زجاج السيليكات مع جسيمات الفضة النانوية لإنشاء حواسيب فوتونية مستقبلية، والتي ستكون قادرة على العمل أسرع بكثير من الحواسيب التقليدية.
كما أن "الزجاج الذكي" مطلوب أيضًا في إنتاج الزجاج الموفر للطاقة ومنصات أجهزة الاستشعار الحيوية. ومع ذلك، تتطلب الطرق الحالية لإنتاجه الكثير من الوقت والطاقة والموارد.
وقد طور العلماء تقنية تسمح بتصنيع هذه المواد بشكل أسرع وبتكلفة أقل. بخلاف نظائرها، تلغي الطريقة الجديدة إحدى أكثر المراحل تكلفةً، ألا وهي المعالجة الحرارية الطويلة الأمد.
يعتمد النهج المقترح على تشعيع المادة بإلكترونات منخفضة الطاقة وعالية الكثافة الحالية. وأوضح العلماء أن هذا يسمح بتكوين التركيبة المطلوبة للجسيمات النانوية في دقيقة واحدة دون الحاجة إلى التلدين لاحقًا.
وقالت داريا سوكولوفا، المساعدة في المدرسة العليا للهندسة والفيزياء التابعة لجامعة سانت بطرسبورغ: "تتطلب الطرق التقليدية تسخينًا طويل الأمد عند درجات حرارة تتراوح بين 550 و600 درجة مئوية بعد إدخال الفضة في الزجاج، حتى تلتصق جزيئات الفضة ببعضها لتشكل جسيمات نانوية عاملة. أما نهجنا، فيلغي هذه المرحلة، مما يوفر ما يصل إلى 30% من إجمالي تكلفة الإنتاج".
وأضافت أن تطبيق هذه التقنية يحقق وفورات في التكاليف من خلال تقليل ساعات العمل، وتكاليف المعدات، والكهرباء. تقلل الطريقة الجديدة أيضًا وقت التركيب من عدة ساعات إلى 60 ثانية، مقارنةً بالطرق البديلة للاستئصال بالليزر أو التبادل الأيوني، والتي تتطلب التلدين اللاحق.
تم اختبار الطريقة في سلسلة من التجارب. وتمكن العلماء من إثبات أنه باستخدام طاقات منخفضة وتغيير معايير أخرى لشعاع الإلكترون، يمكن التحكم في خصائص المادة الناتجة، مما يؤدي إلى تصميم الجسيمات والجسيمات النانوية لمهام عملية محددة.
في هذه المرحلة، يواجه العلماء مهمة زيادة كفاءة إنتاج الجيل الجديد من المركبات بنظام "الزجاج السيليكاتي - الجسيمات النانوية المعدنية". ومن المقرر تحقيق ذلك من خلال دراسة تكوينات مختلفة للأنظمة والطرق لتطبيقها في الإنتاج الضخم.