15. októbra vedci na Chalmers University of Technology vo Švédsku úspešne vytvorili nový typ ultrastabilného a trvanlivého skla s potenciálnymi aplikáciami vrátane medicíny, pokročilých digitálnych obrazoviek a technológie solárnych buniek. Štúdia ukázala, že ako zmiešať viacero molekúl (až osem naraz), môže produkovať materiál, ktorý funguje rovnako dobrý ako najlepšie známe činidlá tvoriace sklo.
Sklo, známe tiež ako „amorfná tuhá látka“, je materiál bez diaľkového usporiadaného štruktúry-nevytvára kryštály. Na druhej strane kryštalické materiály sú materiály s vysoko usporiadanými a opakujúcimi sa vzormi.
Materiál, ktorý zvyčajne nazývame „sklo“ v každodennom živote, je väčšinou založený na oxidu kremičitve, ale sklo je možné vyrobiť z mnohých rôznych materiálov. Preto sa vedci vždy zaujímajú o nájdenie nových spôsobov, ako povzbudiť rôzne materiály, aby vytvorili tento amorfný stav, čo môže viesť k vývoju nových okuliarov so zlepšenými vlastnosťami a novými aplikáciami. Nový výskum nedávno uverejnený v Scientific Journal „Science Advances“ predstavuje dôležitý krok vpred pre výskum.
Teraz jednoduchým zmiešaním mnohých rôznych molekúl sme náhle otvorili potenciál na vytvorenie nových a lepších sklenených materiálov. Tí, ktorí študujú organické molekuly, vedia, že použitie zmesi dvoch alebo troch rôznych molekúl môže pomôcť vytvoriť sklo, ale len málo z nich môže očakávať, že pridanie ďalších molekúl dosiahne také vynikajúce výsledky, “viedol výskumný tím. Povedal profesor Christian Müller z Katedry chémie a chemického inžinierstva Univerzity ULMS.
Najlepšie výsledky pre akýkoľvek materiál na tvorbu skla
Keď sa tekutina ochladí bez kryštalizácie, vytvorí sa sklo, proces nazývaný vitrifikácia. Použitie zmesi dvoch alebo troch molekúl na podporu tvorby skla je zrelý koncept. Vplyv zmiešania veľkého počtu molekúl na schopnosť tvoriť sklo sa však venovala malá pozornosť.
Vedci testovali zmes až ôsmich rôznych molekúl perylénu, ktoré samotné majú vysokú krehkosť-táto charakteristika súvisí s ľahkosťou, s akou materiál tvorí sklo. Miešanie mnohých molekúl spolu vedie k výraznému zníženiu krehkosti a tvorí veľmi silné sklo, ktoré bývalo s ultra nízkou krehkosťou.
„Krehosť skla, ktorú sme vytvorili v našom výskume, je veľmi nízka, čo predstavuje najlepšiu schopnosť tvoriacu sklo. Zmerali sme iba akýkoľvek organický materiál, ale aj polyméry a anorganické materiály (napríklad objemové kovové sklo). Výsledky sú ešte lepšie ako obyčajné sklo. Schopnosť formovania skla okenného skla je jedným z najlepších sklenených formovačov, ktoré poznáme, “uviedla Sandra Hultmark, doktorandka na Katedre chémie a chemického inžinierstva a hlavná autorka štúdie.
Rozšírte životnosť produktu a ušetrite zdroje
Dôležitými aplikáciami pre stabilnejšie organické sklo sú zobrazovacie technológie, ako sú OLED obrazovky a technológie obnoviteľnej energie, ako sú organické solárne články.
„OLED sa skladajú zo sklenených vrstiev organických molekúl emitujúce svetlo. Ak sú stabilnejšie, môže to zvýšiť trvanlivosť OLED a nakoniec trvanlivosť displeja, “vysvetlila Sandra Hultmark.
Ďalšou aplikáciou, ktorá môže mať úžitok zo stabilnejšieho skla, sú lieky. Amorfné lieky sa rozpúšťajú rýchlejšie, čo pomáha rýchlo absorbovať aktívnu zložku pri požití. Preto mnoho liekov využíva liečivá tvoriace sklenené formy. V prípade liekov je nevyhnutné, aby sklovitý materiál v priebehu času nekryštalizoval. Čím stabilnejší sklovitý liek, tým dlhšia je trvanlivosť liečiva.
"S stabilnejšími materiálmi na tvorbu skla alebo nového skla môžeme rozšíriť životnosť veľkého počtu výrobkov, čím šetrí zdroje a hospodárstvo," uviedol Christian Müller.
„Vitrifikácia zmesi xinyuanperylénov s ultra nízkou krehkosťou“ bola uverejnená vo vedeckom časopise „Science Advances“.
Čas príspevku: december 06-2021