15. října vědci z Chalmers University of Technology ve Švédsku úspěšně vytvořili nový typ ultrastabilního a odolného skla s potenciálními aplikacemi včetně medicíny, pokročilých digitálních obrazovek a technologie solárních článků. Studie ukázala, že jak smíchat více molekul (až osm najednou), může vzniknout materiál, který funguje stejně dobře jako nejlepší v současnosti známá činidla pro tvarování skla.
Sklo, známé také jako „amorfní pevná látka“, je materiál bez uspořádané struktury na dlouhé vzdálenosti – netvoří krystaly. Na druhé straně jsou krystalické materiály materiály s vysoce uspořádanými a opakujícími se vzory.
Materiál, který v každodenním životě obvykle nazýváme „sklo“, je většinou založen na oxidu křemičitém, ale sklo může být vyrobeno z mnoha různých materiálů. Proto se výzkumníci vždy zajímají o hledání nových způsobů, jak povzbudit různé materiály k vytvoření tohoto amorfního stavu, což může vést k vývoji nových skel se zlepšenými vlastnostmi a novým aplikacím. Nový výzkum nedávno publikovaný ve vědeckém časopise „Science Advances“ představuje důležitý krok vpřed pro výzkum.
Nyní jsme pouhým smícháním mnoha různých molekul najednou otevřeli potenciál k vytvoření nových a lepších skleněných materiálů. Ti, kteří studují organické molekuly, vědí, že použití směsi dvou nebo tří různých molekul může pomoci vytvořit sklo, ale málokdo může očekávat, že přidáním dalších molekul dosáhnete tak vynikajících výsledků,“ vedl výzkum výzkumný tým. Řekl to profesor Christian Müller z katedry chemie a chemického inženýrství Ulms University.
Nejlepší výsledky pro jakýkoli materiál pro tvarování skla
Když se kapalina ochladí bez krystalizace, vytvoří se sklo, proces zvaný vitrifikace. Použití směsi dvou nebo tří molekul k podpoře tvorby skla je vyspělý koncept. Vlivu smíchání velkého množství molekul na schopnost tvořit sklo však byla věnována malá pozornost.
Vědci testovali směs až osmi různých molekul perylenu, které samy o sobě mají vysokou křehkost – tato vlastnost souvisí s lehkostí, s jakou materiál tvoří sklo. Ale smíchání mnoha molekul dohromady vede k výraznému snížení křehkosti a vytvoří velmi pevný sklotvorný prostředek s ultra nízkou křehkostí.
„Křehkost skla, které jsme vyrobili v našem výzkumu, je velmi nízká, což představuje nejlepší sklotvornou schopnost. Měřili jsme nejen jakýkoli organický materiál, ale také polymery a anorganické materiály (jako je objemné kovové sklo). Výsledky jsou ještě lepší než u běžného skla. Schopnost okenního skla tvarovat sklo je jedním z nejlepších tvarovačů skla, které známe,“ řekla Sandra Hultmarková, doktorandka na katedře chemie a chemického inženýrství a hlavní autorka studie.
Prodlužte životnost produktu a ušetřete zdroje
Důležitými aplikacemi pro stabilnější organické sklo jsou zobrazovací technologie, jako jsou obrazovky OLED a technologie obnovitelné energie, jako jsou organické solární články.
„OLED se skládají ze skleněných vrstev organických molekul vyzařujících světlo. Pokud budou stabilnější, může to zvýšit odolnost OLED a v konečném důsledku i odolnost displeje,“ vysvětlila Sandra Hultmark.
Další aplikací, která může těžit ze stabilnějšího skla, jsou léky. Amorfní drogy se rychleji rozpouštějí, což napomáhá rychlému vstřebání účinné látky při požití. Proto mnoho léků využívá lékové formy tvořící sklo. U léků je životně důležité, aby sklivec časem nekrystalizoval. Čím stabilnější je sklovitá droga, tím delší je trvanlivost drogy.
„S stabilnějším sklem nebo novými materiály pro tvarování skla můžeme prodloužit životnost velkého množství výrobků, a tím šetřit zdroje a hospodárnost,“ řekl Christian Müller.
„Vitrifikace směsi Xinyuanperylenu s ultra nízkou křehkostí“ byla publikována ve vědeckém časopise „Science Advances“.
Čas odeslání: prosinec-06-2021