Den 15. oktober har forskere ved Chalmers University of Technology i Sverige med succes oprettet en ny type ultra-stabilt og holdbart glas med potentielle applikationer, herunder medicin, avancerede digitale skærme og solcelleteknologi. Undersøgelsen viste, at hvordan man blander flere molekyler (op til otte ad gangen) kan producere et materiale, der fungerer så godt som de bedste glasformende midler, der i øjeblikket er kendt.
Glas, også kendt som "amorf fast stof", er et materiale uden en langtrækket bestilt struktur-det danner ikke krystaller. På den anden side er krystallinske materialer materialer med meget ordnede og gentagne mønstre.
Det materiale, vi normalt kalder "glas" i dagligdagen, er for det meste baseret på silica, men glas kan fremstilles af mange forskellige materialer. Derfor er forskere altid interesseret i at finde nye måder at tilskynde til forskellige materialer til at danne denne amorfe tilstand, hvilket kan føre til udvikling af nye briller med forbedrede egenskaber og nye applikationer. Den nye forskning, der for nylig blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift "Science Advances", repræsenterer et vigtigt skridt fremad for forskningen.
Ved blot at blande mange forskellige molekyler åbnede vi pludselig potentialet til at skabe nye og bedre glasmaterialer. De, der studerer organiske molekyler, ved, at brug af en blanding af to eller tre forskellige molekyler kan hjælpe med at danne glas, men få kan forvente, at tilføjelse af flere molekyler vil opnå så fremragende resultater, ”førte forskerteamet forskningen. Professor Christian Müller fra Department of Chemistry and Chemical Engineering of ULMS University sagde.
Bedste resultater for ethvert glasformende materiale
Når væsken afkøles uden krystallisation, dannes glas, en proces kaldet forglasning. Brug af en blanding af to eller tre molekyler til fremme af glasdannelse er et modent koncept. Imidlertid har effekten af at blande et stort antal molekyler på evnen til at danne glas lidt opmærksomhed.
Forskerne testede en blanding af så mange som otte forskellige Perylen-molekyler, som alene har en høj uklarhed-denne karakteristik er relateret til den lethed, hvorpå materialet danner glas. Men at blande mange molekyler sammen fører til en betydelig reduktion i skørhed og danner et meget stærkt glas tidligere med ultra-lav mildhed.
”Den uklare i det glas, vi lavede i vores forskning, er meget lav, hvilket repræsenterer den bedste glasdannende evne. Vi har målt ikke kun organisk materiale, men også polymerer og uorganiske materialer (såsom bulk metallisk glas). Resultaterne er endnu bedre end almindeligt glas. Glasformningsevnen for vinduesglas er en af de bedste glasformere, vi kender, ”sagde Sandra Hultmark, en doktorand i Institut for Kemi og Chemical Engineering og hovedforfatteren af undersøgelsen.
Udvide produktets levetid og spare ressourcer
Vigtige anvendelser til mere stabilt organisk glas er displayteknologier såsom OLED -skærme og vedvarende energiteknologier såsom organiske solceller.
”OLED'er er sammensat af glaslag med lysemitterende organiske molekyler. Hvis de er mere stabile, kan det øge holdbarheden af OLED og i sidste ende holdbarheden af skærmen, ”forklarede Sandra Hultmark.
En anden applikation, der kan drage fordel af mere stabilt glas, er stoffer. Amorfe medikamenter opløses hurtigere, hvilket hjælper med hurtigt at absorbere den aktive ingrediens, når den indtages. Derfor bruger mange lægemidler glasdannende lægemiddelformer. For medicin er det vigtigt, at det glasagtige materiale ikke krystalliserer over tid. Jo mere stabilt glasagtigt stof er, jo længere er lægemidlets holdbarhed.
”Med mere stabilt glas eller nye glasformende materialer kan vi udvide levetiden for et stort antal produkter og derved spare ressourcer og økonomi,” sagde Christian Müller.
"Vitrificering af XinyuanPerylene-blandingen med ultra-lav britthed" er blevet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift "Science Advances".
Posttid: DEC-06-2021