Den 15. oktober har forskere ved Chalmers Tekniske Universitet i Sverige med succes skabt en ny type ultrastabilt og holdbart glas med potentielle anvendelsesmuligheder, 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 yder lige så godt som de bedste glasdannende midler, der i øjeblikket er kendt.
Glas, også kendt som "amorft fast stof", er et materiale uden en langtrækkende ordnet struktur - det danner ikke krystaller.På den anden side er krystallinske materialer materialer med højt ordnede og gentagne mønstre.
Det materiale, vi normalt kalder "glas" i dagligdagen, er for det meste baseret på silica, men glas kan laves af mange forskellige materialer.Derfor er forskere altid interesserede i at finde nye måder at tilskynde forskellige materialer til at danne denne amorfe tilstand, hvilket kan føre til udviklingen af nye briller med forbedrede egenskaber og nye anvendelser.Den nye forskning, der for nylig er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift "Science Advances", repræsenterer et vigtigt skridt fremad for forskningen.
Nu, ved blot at blande mange forskellige molekyler, åbnede vi pludselig muligheden for at skabe nye og bedre glasmaterialer.Dem, der studerer organiske molekyler, ved, at det at bruge en blanding af to eller tre forskellige molekyler kan hjælpe med at danne glas, men de færreste kan forvente, at tilføjelse af flere molekyler vil opnå så fremragende resultater,« ledede forskerholdet forskningen.Det siger professor Christian Müller fra Institut for Kemi og Kemiteknik ved Ulms Universitet.
Bedste resultater for ethvert glasdannende materiale
Når væsken afkøles uden krystallisation, dannes der glas, en proces kaldet forglasning.Brugen af en blanding af to eller tre molekyler til at fremme glasdannelse er et modent koncept.Men effekten af at blande et stort antal molekyler på evnen til at danne glas har fået lidt opmærksomhed.
Forskerne testede en blanding af så mange som otte forskellige perylenmolekyler, som alene har en høj skørhed - denne egenskab hænger sammen med den lethed, hvormed materialet danner glas.Men at blande mange molekyler sammen fører til en betydelig reduktion i skørhed og danner en meget stærk glasdanner med ultra-lav skørhed.
"Skørheden af det glas, vi lavede i vores forskning, er meget lav, hvilket repræsenterer den bedste glasdannende evne.Vi har målt ikke kun ethvert organisk materiale, men også polymerer og uorganiske materialer (såsom bulk metallisk glas).Resultaterne er endnu bedre end almindeligt glas.Vinduesglassets glasdannende evne er en af de bedste glasdannere, vi kender,” sagde Sandra Hultmark, doktorgradsstuderende ved Institut for Kemi og Kemiteknik og hovedforfatter af undersøgelsen.
Forlæng produktets levetid og spar ressourcer
Vigtige anvendelser for mere stabilt organisk glas er displayteknologier som OLED-skærme og vedvarende energiteknologier som organiske solceller.
"OLED'er er sammensat af glaslag af lysemitterende organiske molekyler.Hvis de er mere stabile, kan det øge OLED'ens holdbarhed og i sidste ende skærmens holdbarhed,” forklarede Sandra Hultmark.
En anden applikation, der kan drage fordel af mere stabilt glas, er lægemidler.Amorfe lægemidler opløses hurtigere, hvilket hjælper til hurtigt at optage den aktive ingrediens ved indtagelse.Derfor anvender mange lægemidler glasdannende lægemiddelformer.For lægemidler er det afgørende, at det glasagtige materiale ikke krystalliserer over tid.Jo mere stabilt det glasagtige lægemiddel er, jo længere holdbarhed har lægemidlet.
"Med mere stabilt glas eller nye glasformende materialer kan vi forlænge levetiden for en lang række produkter og derved spare ressourcer og økonomi," sagde Christian Müller.
"Vitriificeringen af Xinyuanperylene-blanding med ultra-lav skørhed" er blevet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift "Science Advances".
Posttid: Dec-06-2021