Στις 15 Οκτωβρίου, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας Chalmers στη Σουηδία δημιούργησαν με επιτυχία ένα νέο είδος εξαιρετικά σταθερού και ανθεκτικού γυαλιού με πιθανές εφαρμογές, όπως ιατρική, προηγμένες ψηφιακές οθόνες και τεχνολογία ηλιακών κυττάρων. Η μελέτη έδειξε ότι πώς να αναμειγνύονται πολλαπλά μόρια (μέχρι οκτώ κάθε φορά) μπορεί να παράγει ένα υλικό που εκτελεί τόσο καλό όσο οι καλύτεροι παράγοντες σχηματισμού γυαλιού που είναι σήμερα γνωστοί.
Το γυαλί, επίσης γνωστό ως "άμορφο στερεό", είναι ένα υλικό χωρίς δομή που έχει παραγγείλει σε μεγάλη απόσταση-δεν σχηματίζει κρυστάλλους. Από την άλλη πλευρά, τα κρυσταλλικά υλικά είναι υλικά με πολύ διατεταγμένα και επαναλαμβανόμενα πρότυπα.
Το υλικό που συνήθως ονομάζουμε "γυαλί" στην καθημερινή ζωή βασίζεται κυρίως στη σίλικα, αλλά το γυαλί μπορεί να κατασκευαστεί από πολλά διαφορετικά υλικά. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές ενδιαφέρονται πάντοτε να βρουν νέους τρόπους για να ενθαρρύνουν διαφορετικά υλικά για να σχηματίσουν αυτήν την άμορφη κατάσταση, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων γυαλιών με βελτιωμένες ιδιότητες και νέες εφαρμογές. Η νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό "Science Advances" αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός για την έρευνα.
Τώρα, απλά αναμειγνύοντας πολλά διαφορετικά μόρια, ανοίξαμε ξαφνικά τη δυνατότητα να δημιουργήσουμε νέα και καλύτερα υλικά γυαλιού. Εκείνοι που μελετούν οργανικά μόρια γνωρίζουν ότι η χρήση ενός μείγματος δύο ή τριών διαφορετικών μορίων μπορούν να βοηθήσουν στη δημιουργία γυαλιού, αλλά λίγοι μπορούν να αναμένουν ότι η προσθήκη περισσότερων μορίων θα επιτύχει τέτοια εξαιρετικά αποτελέσματα ", η ερευνητική ομάδα οδήγησε την έρευνα. Ο καθηγητής Christian Müller από το Τμήμα Χημείας και Χημικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Ulms δήλωσε.
Καλύτερα αποτελέσματα για κάθε υλικό σχηματισμού γυαλιού
Όταν το υγρό ψύχεται χωρίς κρυστάλλωση, σχηματίζεται γυαλί, μια διαδικασία που ονομάζεται υαλοποίηση. Η χρήση ενός μείγματος δύο ή τριών μορίων για την προώθηση του σχηματισμού γυαλιού είναι μια ώριμη έννοια. Ωστόσο, η επίδραση της ανάμειξης ενός μεγάλου αριθμού μορίων στην ικανότητα σχηματισμού γυαλιού έχει λάβει λίγη προσοχή.
Οι ερευνητές εξέτασαν ένα μείγμα ύψους οκτώ διαφορετικών μορίων περυλένιου, τα οποία από μόνοι τους έχουν υψηλό χαρακτηριστικό-αυτό το χαρακτηριστικό σχετίζεται με την ευκολία με την οποία το υλικό σχηματίζει γυαλί. Αλλά η ανάμειξη πολλών μορίων μαζί οδηγεί σε μια σημαντική μείωση της δυστυχίας και σχηματίζει ένα πολύ ισχυρό γυαλί πρώην με εξαιρετικά χαμηλή ευελιξία.
"Η ευγένεια του γυαλιού που κάναμε στην έρευνά μας είναι πολύ χαμηλή, γεγονός που αντιπροσωπεύει την καλύτερη ικανότητα σχηματισμού γυαλιού. Έχουμε μετρήσει όχι μόνο οποιοδήποτε οργανικό υλικό αλλά και πολυμερή και ανόργανα υλικά (όπως μεταλλικό γυαλί). Τα αποτελέσματα είναι ακόμα καλύτερα από το συνηθισμένο γυαλί. Η ικανότητα σχηματισμού γυαλιού του γυαλιού παραθύρων είναι ένας από τους καλύτερους γυάλινες διαμορφωτές που γνωρίζουμε ", δήλωσε η Sandra Hultmark, διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Χημείας και Χημικής Μηχανικής και ο κύριος συγγραφέας της μελέτης.
Επέκταση της ζωής του προϊόντος και εξοικονομήστε πόρους
Σημαντικές εφαρμογές για πιο σταθερές οργανικές γυαλί είναι τεχνολογίες προβολής όπως οθόνες OLED και τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως τα οργανικά ηλιακά κύτταρα.
"Τα OLED αποτελούνται από γυάλινα στρώματα οργανικών μορίων που εκπέμπουν φως. Εάν είναι πιο σταθεροί, μπορεί να αυξήσει την ανθεκτικότητα του OLED και τελικά την ανθεκτικότητα της οθόνης ", εξήγησε η Sandra Hultmark.
Μια άλλη εφαρμογή που μπορεί να επωφεληθεί από πιο σταθερό γυαλί είναι τα ναρκωτικά. Τα άμορφα φάρμακα διαλύονται γρηγορότερα, τα οποία βοηθούν να απορροφήσουν γρήγορα το δραστικό συστατικό όταν απορροφούνται. Ως εκ τούτου, πολλά φάρμακα χρησιμοποιούν μορφές φαρμάκων που σχηματίζουν γυαλί. Για τα ναρκωτικά, είναι ζωτικής σημασίας το υαλώδες υλικό να μην κρυσταλλώνεται με την πάροδο του χρόνου. Όσο πιο σταθερό είναι το υαλώδες φάρμακο, τόσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια ζωής του φαρμάκου.
"Με πιο σταθερά γυαλί ή νέα υλικά που σχηματίζουν γυαλί, μπορούμε να επεκτείνουμε τη διάρκεια ζωής ενός μεγάλου αριθμού προϊόντων, εξοικονομώντας έτσι πόρους και οικονομία", δήλωσε ο Christian Müller.
"Η υαλοποίηση του μείγματος Xinyuanperylene με εξαιρετικά χαμηλή ευγένεια" έχει δημοσιευθεί στο επιστημονικό περιοδικό "Science Advances".
Χρόνος δημοσίευσης: Δεκέμβριος-06-2021