15 października naukowcy z Chalmers University of Technology w Szwecji z powodzeniem stworzyli nowy rodzaj ultra-stabilnego i trwałego szkła z potencjalnymi zastosowaniami, w tym medycyną, zaawansowanymi ekranami cyfrowymi i technologią ogniw słonecznych. Badanie wykazało, jak mieszać wiele cząsteczek (do ośmiu jednocześnie) może wytworzyć materiał, który działa tak dobrze, jak obecnie znane najlepsze środki tworzenia szkła.
Szkło, znane również jako „amorficzne stałe”, jest materiałem bez struktury uporządkowanej dalekiego zasięgu-it nie tworzy kryształów. Z drugiej strony, krystaliczne materiały są materiałami o wysoce uporządkowanych i powtarzających się wzorach.
Materiał, który zwykle nazywamy „szkłem” w życiu codziennym, opiera się głównie na krzemionce, ale szkło można wykonać z wielu różnych materiałów. Dlatego naukowcy są zawsze zainteresowani znalezieniem nowych sposobów zachęcania różnych materiałów do utworzenia tego stanu amorficznego, co może prowadzić do opracowania nowych okularów o ulepszonych nieruchomościach i nowych zastosowaniach. Nowe badania opublikowane niedawno w czasopiśmie naukowym „Science Advances” stanowi ważny krok naprzód dla badań.
Teraz, po prostu mieszając wiele różnych cząsteczek, nagle otworzyliśmy potencjał tworzenia nowych i lepszych materiałów szklanych. Ci, którzy badają cząsteczki organiczne, wiedzą, że stosowanie mieszaniny dwóch lub trzech różnych cząsteczek może pomóc w tworzeniu szkła, ale niewielu może oczekiwać, że dodanie większej liczby cząsteczek osiągnie tak doskonałe wyniki ”, poprowadził badania zespół badawczy. Profesor Christian Müller z Wydziału Chemii i Inżynierii Chemicznej Uniwersytetu Ulms.
Najlepsze wyniki dla każdego materiału do tworzenia szkła
Gdy ciecz ostygnie bez krystalizacji, powstaje szkło, proces zwany witracją. Zastosowanie mieszaniny dwóch lub trzech cząsteczek do promowania tworzenia szkła jest dojrzałą koncepcją. Jednak wpływ mieszania dużej liczby cząsteczek na zdolność do tworzenia szkła nie zwrócił uwagi.
Naukowcy przetestowali mieszankę aż ośmiu różnych cząsteczek perylenu, które same mają wysoką kruchość-ta charakterystyka jest związana z łatwością, z jaką materiał tworzy szkło. Ale łączenie wielu cząsteczek prowadzi do znacznego zmniejszenia kruchości i tworzy bardzo silny szklankę z bardzo niskiej kruchości.
„Kruchość szkła, którą przeprowadziliśmy w naszych badaniach, jest bardzo niska, co stanowi najlepszą zdolność tworzenia szkła. Zmierzyliśmy nie tylko żaden materiał organiczny, ale także polimery i materiały nieorganiczne (takie jak objętość szklanka metaliczna). Wyniki są nawet lepsze niż zwykłe szkło. Zdolność do tworzenia szkła szkła okiennego jest jednym z najlepszych znanych, jakie znamy former szkła ” - powiedziała Sandra Hultmark, doktorantka z Departamentu Chemii i Inżynierii Chemicznej oraz główny autor badania.
Przedłużyć żywotność produktu i oszczędzaj zasoby
Ważne zastosowania bardziej stabilnego szkła organicznego są technologie wyświetlania, takie jak ekrany OLED i technologie energii odnawialnej, takie jak organiczne ogniwa słoneczne.
„OLED składają się z szklanych warstw cząsteczek organicznych emitujących światło. Jeśli są bardziej stabilne, może to zwiększyć trwałość OLED i ostatecznie trwałość wyświetlacza ” - wyjaśniła Sandra Hultmark.
Kolejnym zastosowaniem, który może skorzystać z bardziej stabilnego szkła, są leki. Amorficzne leki rozpuszczają się szybciej, co pomaga szybko pochłonąć składnik aktywny po spożyciu. Dlatego wiele leków wykorzystuje formy leki tworzące szkło. W przypadku leków ważne jest, aby materiał szklisty nie krystalizował z czasem. Im bardziej stabilny szklisty lek, tym dłuższy okres trwałości leku.
„Dzięki bardziej stabilnym szklanym lub nowym materiałom do tworzenia szkła możemy przedłużyć żywotność dużej liczby produktów, tym samym oszczędzając zasoby i gospodarkę” - powiedział Christian Müller.
„Witryfikacja mieszanki xinyuanprylenu z ultra-niską kruchością” została opublikowana w czasopiśmie naukowym „Science Advances”.
Czas po: grudzień 06-2021