Pe 15 octombrie, cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie Chalmers din Suedia au creat cu succes un nou tip de sticlă ultra-stabilă și durabilă, cu aplicații potențiale, inclusiv medicamente, ecrane digitale avansate și tehnologie cu celule solare. Studiul a arătat că modul în care se amestecă mai multe molecule (până la opt o dată) poate produce un material care are performanțe la fel de bune ca cei mai buni agenți de formare a sticlei cunoscuți în prezent.
Sticla, cunoscută și sub numele de „solid amorf”, este un material fără o structură ordonată pe distanță lungă - nu formează cristale. Pe de altă parte, materialele cristaline sunt materiale cu modele foarte ordonate și repetate.
Materialul pe care îl numim de obicei „sticlă” în viața de zi cu zi se bazează în mare parte pe silice, dar sticla poate fi făcută din multe materiale diferite. Prin urmare, cercetătorii sunt întotdeauna interesați să găsească noi modalități de a încuraja diferite materiale să formeze această stare amorfă, ceea ce poate duce la dezvoltarea de noi ochelari cu proprietăți îmbunătățite și noi aplicații. Noua cercetare publicată recent în revista științifică „Science Advances” reprezintă un pas important înainte pentru cercetare.
Acum, pur și simplu amestecând multe molecule diferite, am deschis brusc potențialul de a crea materiale de sticlă noi și mai bune. Cei care studiază molecule organice știu că folosirea unui amestec de două sau trei molecule diferite poate ajuta la formarea sticlei, dar puțini se pot aștepta că adăugarea mai multor molecule va obține rezultate atât de excelente”, a condus cercetarea. Profesorul Christian Müller de la Departamentul de Chimie și Inginerie Chimică a Universității din Ulms a spus.
Cele mai bune rezultate pentru orice material de formare a sticlei
Când lichidul se răcește fără cristalizare, se formează sticlă, proces numit vitrificare. Utilizarea unui amestec de două sau trei molecule pentru a promova formarea sticlei este un concept matur. Cu toate acestea, efectul amestecării unui număr mare de molecule asupra capacității de a forma sticla a primit puțină atenție.
Cercetătorii au testat un amestec de până la opt molecule diferite de perilenă, care singure au o fragilitate ridicată - această caracteristică este legată de ușurința cu care materialul formează sticla. Dar amestecarea multor molecule împreună duce la o reducere semnificativă a fragilității și formează un formator de sticlă foarte puternic, cu fragilitate ultra-scăzută.
„Frabilitatea sticlei pe care le-am făcut în cercetarea noastră este foarte scăzută, ceea ce reprezintă cea mai bună capacitate de formare a sticlei. Am măsurat nu numai orice material organic, ci și polimeri și materiale anorganice (cum ar fi sticla metalică în vrac). Rezultatele sunt chiar mai bune decât sticla obișnuită. Capacitatea de formare a sticlei a geamului este unul dintre cei mai buni formatori de sticlă pe care îi cunoaștem”, a spus Sandra Hultmark, doctorand la Departamentul de Chimie și Inginerie Chimică și autorul principal al studiului.
Prelungiți durata de viață a produsului și economisiți resurse
Aplicații importante pentru sticla organică mai stabilă sunt tehnologiile de afișare, cum ar fi ecranele OLED și tehnologiile de energie regenerabilă, cum ar fi celulele solare organice.
„OLED-urile sunt compuse din straturi de sticlă de molecule organice care emit lumină. Dacă sunt mai stabile, poate crește durabilitatea OLED-ului și în cele din urmă durabilitatea afișajului”, a explicat Sandra Hultmark.
O alta aplicatie care poate beneficia de sticla mai stabila sunt medicamentele. Medicamentele amorfe se dizolvă mai repede, ceea ce ajută la absorbția rapidă a ingredientului activ atunci când sunt ingerate. Prin urmare, multe medicamente utilizează forme de medicamente care formează sticlă. Pentru medicamente, este vital ca materialul vitros să nu cristalizeze în timp. Cu cât medicamentul sticlos este mai stabil, cu atât durata de valabilitate a medicamentului este mai lungă.
„Cu sticlă mai stabilă sau materiale noi de formare a sticlei, putem prelungi durata de viață a unui număr mare de produse, economisind astfel resurse și economie”, a spus Christian Müller.
„Vitrificarea amestecului de Xinyuanperylene cu fragilitate ultra-scăzută” a fost publicată în revista științifică „Science Advances”.
Ora postării: 06-12-2021