فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم است که در تمامی گرایش‌های علمی راه یافته و از فناوریهای نوینی است که با سرعت هرچه تمام تر درحال توسعه می‌باشد.

مرمت کلیسای جامع شهر پیزا در ایتالیا از چهار سال پیش آغاز شده است. اگرچه هم اکنون مرمت کاران در حال استفاده از تکنیکهای بازسازی سنتی هستند اما این روش ها به زودی و به کمک یافته های دانش شیمی و علم مواد تغییر خواهد کرد.

نانو فناوری، یک دانش به شدت میان‌ رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون مهندسی مواد، پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست‌شناسی، فیزیک کاربردی، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی شیمی و مهندسی کشاورزی نیز مربوط می‌شود.

برای مرمت کلیسای پیزا، از سنگهایی استفاده می شود که پیش از این در قرن یازده میلادی نیز برای ساخت این کلیسا از آنها استفاده شده بود. فناوری های رایجی مانند لیزر نیز در خدمت مرمت کاران خواهد بود.

اما همزمان، مرمت کاران برخی تکنیکهای نوین را نیز آزمایش می کنند از جمله محصولی ابتکاری که برگرفته از ذرات نانو است. این محصولِ ابتکاری، به محکم سازی ساختار داخلی سنگها (که در کلیساها عمدتا سنگ مرمر هستند) کمک می کند. این ماده به بخش های آسیب دیدۀ سنگ تزریق می شود.

روبرتو چلا، مهندس عمران می گوید: «سنگ مرمر منفذهای کمی دارد و همین ما را مجبور می کند که از ذراتی در مقیاس نانو استفاده کنیم. ذراتی که بتوانند در داخل سنگ نفوذ کرده و ما را از ترمیم کامل اثر مطمئن کنند.»

گروهی از شیمیدان ها که در چهارچوب یک پروژه تحقیقاتی اروپایی در حال کارند، توانسته اند ترکیب محکم کنندۀ جدیدی تولید کنند. ترکیبی که حاوی کربنات کلسیم است و از مخلوط کردن اکسید کلسیم، آب و دی اکسید کربن به دست می آید. ذرات کوچک نانویی که در این ترکیب معلق هستند این توانایی را دارند تا به درون سنگها و ساختار فرسوده نفوذ کرده و از تجزیه آنها جلوگیری کنند.

داریو پائولوچی، شیمیدان دانشگاه پیزا می گوید: «مهم است که این ذرات، طبیعت شیمیایی همان سنگهایی را داشته باشند که باید ترمیم شوند. به این ترتیب با گذشت زمان، این ذرات تحت تاثیر فرایندهای مختلف فیزیکی و مکانیکی قرار نمی گیرند؛ فرایندهایی که می تواند در نهایت منجر به شکستن سنگها شود.»

پنج کلیسای اروپایی از جمله کلیسای سنت استفان در شهر وین، پایتخت اتریش در این پروژه مشارکت دارند.

در اتریش ویژگی های مکانیکی سنگها بررسی می شوند اما از آنجا که نمی توان نمونه های زیادی از سنگهای کلیسا را برای آزمایش ها استفاده کرد، دانشمندان سعی کرده اند «عمر» قطعه سنگهای محدودی را که برای نمونه استفاده می کنند، افزایش دهند.

ماتئا بن، دانشمند مواد در دانشگاه تکنولوژی وین می گوید: «ما برای حفظ سنگهای نمونه، روش های مختلفی را آزمایش کردیم. مثلا تلاش کردیم آنها را منجمد کنیم یا در محیط های نمکی و اسیدی قرار دهیم. درنهایت تصمیم گرفتیم با حرارت، عمر آنها را افزایش دهیم. بنابراین سنگها را تا دمای خاصی گرم می کنیم. پس از گرم شدن، مواد در داخل سنگها منبسط شده و به سمت مشخصی گسترش می یابند. آنها با این انبساط، به مواد معدنیِ اطراف فشار آورده و باعث ترک سنگ می شوند. ما به این ترکها نیاز داریم تا آنها را محکم کنیم.»

این مواد محکم کننده برای محکم سازی انواع مختلف سنگهای کلیساهای اروپا استفاده شده اند از جمله سنگهای آهکی، ماسه سنگ و سنگ مرمر. پژوهشگران نتیجۀ استفاده از این ماده را روی سنگهای مختلف بطور دقیق بررسی می کنند.

یوهانس ویبر، کارشناس پتروشیمی از دانشگاه هنرهای کاربردی وین می گوید: «قبل از همه، مواد محکم کننده سنگها باید به خوبی توسط سنگ جذب شوند. سپس در دوران تبخیر آنها، این مواد باید در نقطه مشخصی در ساختار داخلی سنگ رسوب شوند. حجم این مواد نباید پس از سرد شدن خیلی کوچک شود. تمام مواد پس از سرد شدن کوچک می شوند، مواد محکم کننده سنگها نیز همین ویژگی را دارند. این مواد باید به مواد سنگ بچسبند اما نباید منافذ سنگ را کاملا ببندند.»

آزمایش ها در کلیساهای جامع اروپایی همچنان در حال انجام است. پژوهشگران امیدوارند کارشان به حفظ بهتر میراث فرهنگی در سطح اروپا کمک کند.

از کاربردهای دیگر نانو در مصالح، آنتی گرافیت کردن سطوح توسط پوششهای آنتی گرافیتی پایدار که دارای خاصیت ضد آب و ضد آلودگی زیاد است. پوششهای آنتی گرافیتی روی مصالح سبب می‌گردد رنگهای افشانه شده و پوسترهای چسبانده شده به راحتی از روی سطوح دیوارها، موانع صوتی و پایه پلها در شهرها پاک شوند.