15 жовтня дослідники з Технологічного університету Чалмерса у Швеції успішно створили новий тип надстабільного та міцного скла, яке потенційно може бути використане в медицині, передових цифрових екранах і технології сонячних батарей.Дослідження показало, що змішування кількох молекул (до восьми одночасно) може створити матеріал, який працює так само добре, як і найкращі відомі на даний момент склоутворювачі.
Скло, також відоме як «аморфна тверда речовина», є матеріалом без далекосяжної впорядкованої структури — воно не утворює кристалів.З іншого боку, кристалічні матеріали - це матеріали з високо впорядкованими та повторюваними візерунками.
Матеріал, який ми зазвичай називаємо «склом» у повсякденному житті, здебільшого заснований на кремнеземі, але скло може бути виготовлено з багатьох різних матеріалів.Тому дослідники завжди зацікавлені в пошуку нових способів спонукати різні матеріали до утворення цього аморфного стану, що може призвести до розробки нових стекол із покращеними властивостями та нових застосувань.Нове дослідження, нещодавно опубліковане в науковому журналі «Science Advances», є важливим кроком вперед для дослідження.
Тепер, просто змішуючи багато різних молекул, ми раптово відкрили потенціал для створення нових і кращих скляних матеріалів.Ті, хто вивчає органічні молекули, знають, що використання суміші двох-трьох різних молекул може допомогти сформувати скло, але мало хто може очікувати, що додавання більшої кількості молекул дозволить досягти таких чудових результатів», – очолювала дослідницька група.Про це заявив професор Крістіан Мюллер з факультету хімії та хімічної інженерії Університету Ульмса.
Найкращі результати для будь-якого склоформуючого матеріалу
Коли рідина охолоджується без кристалізації, утворюється скло, процес називається склуванням.Використання суміші двох або трьох молекул для сприяння склоутворенню є зрілою концепцією.Однак впливу змішування великої кількості молекул на здатність утворювати скло приділялося мало уваги.
Дослідники протестували суміш із восьми різних молекул перилену, які одні мають високу крихкість — ця характеристика пов’язана з легкістю, з якою матеріал утворює скло.Але змішування багатьох молекул призводить до значного зниження крихкості та утворення дуже міцного склоформувача з наднизькою крихкістю.
«Крихкість скла, яке ми виготовили в наших дослідженнях, дуже низька, що є найкращою здатністю до склоутворення.Ми вимірювали не лише будь-які органічні матеріали, але також полімери та неорганічні матеріали (наприклад, масове металеве скло).Результати навіть кращі, ніж у звичайного скла.Склоформувальна здатність віконного скла є однією з найкращих із відомих нам», — сказала Сандра Хултмарк, докторант кафедри хімії та хімічної інженерії та провідний автор дослідження.
Подовжте термін служби продукту та збережіть ресурси
Важливими застосуваннями більш стабільного органічного скла є технології відображення, такі як OLED-екрани, і технології відновлюваної енергії, такі як органічні сонячні елементи.
«OLED складаються зі скляних шарів світловипромінюючих органічних молекул.Якщо вони більш стабільні, це може збільшити довговічність OLED і, зрештою, довговічність дисплея», — пояснила Сандра Хултмарк.
Інше застосування, яке може виграти від більш стабільного скла, - це ліки.Аморфні препарати швидше розчиняються, що сприяє швидкому всмоктуванню діючої речовини при прийомі всередину.Тому в багатьох лікарських засобах використовуються склоутворюючі лікарські форми.Для ліків життєво важливо, щоб склоподібний матеріал не кристалізувався з часом.Чим більш стійкий склоподібний препарат, тим довший термін зберігання препарату.
«Завдяки більш стабільному склу або новим склоформуючим матеріалам ми можемо продовжити термін служби великої кількості продуктів, заощаджуючи ресурси та економію», — сказав Крістіан Мюллер.
У науковому журналі «Science Advances» опубліковано «Вітрифікацію суміші Xinyuanperylene з ультранизькою крихкістю».
Час публікації: 06 грудня 2021 р