El 15 de octubre, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia han creado con éxito un nuevo tipo de vidrio ultra-estable y duradero con aplicaciones potenciales que incluyen medicina, pantallas digitales avanzadas y tecnología de células solares. El estudio mostró que cómo mezclar múltiples moléculas (hasta ocho a la vez) puede producir un material que funciona tan bien como los mejores agentes de formación de vidrio actualmente conocidos.
El vidrio, también conocido como "sólido amorfo", es un material sin una estructura ordenada de largo alcance, no forma cristales. Por otro lado, los materiales cristalinos son materiales con patrones altamente pedidos y repetidos.
El material que generalmente llamamos "vidrio" en la vida diaria se basa principalmente en la sílice, pero el vidrio puede estar hecho de muchos materiales diferentes. Por lo tanto, los investigadores siempre están interesados en encontrar nuevas formas de fomentar diferentes materiales para formar este estado amorfo, lo que puede conducir al desarrollo de gafas nuevas con propiedades mejoradas y nuevas aplicaciones. La nueva investigación publicada recientemente en la revista científica "Science Advances" representa un importante paso adelante para la investigación.
Ahora, simplemente mezclando muchas moléculas diferentes, de repente abrimos el potencial para crear nuevos y mejores materiales de vidrio. Aquellos que estudian las moléculas orgánicas saben que usar una mezcla de dos o tres moléculas diferentes puede ayudar a formar vidrio, pero pocos pueden esperar que agregar más moléculas obtenga resultados tan excelentes ", el equipo de investigación dirigió la investigación. El profesor Christian Müller del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad de Ulms dijo.
Los mejores resultados para cualquier material de formación de vidrio
Cuando el líquido se enfría sin cristalización, se forma vidrio, un proceso llamado vitrificación. El uso de una mezcla de dos o tres moléculas para promover la formación de vidrio es un concepto maduro. Sin embargo, el efecto de mezclar una gran cantidad de moléculas en la capacidad de formar vidrio ha recibido poca atención.
Los investigadores probaron una mezcla de hasta ocho moléculas de perileno diferentes, que solo tienen una alta fragilidad: esta característica está relacionada con la facilidad con la que el material forma vidrio. Pero mezclar muchas moléculas y conduce a una reducción significativa de la fragilidad y forma un vaso muy fuerte de vidrio con la fragilidad ultra baja.
“La fragilidad del vidrio que hicimos en nuestra investigación es muy baja, lo que representa la mejor capacidad de formación de vidrio. Hemos medido no solo cualquier material orgánico sino también polímeros y materiales inorgánicos (como el vidrio metálico a granel). Los resultados son incluso mejores que el vidrio ordinario. La capacidad de formación de vidrio del vidrio de la ventana es uno de los mejores formadores de vidrio que conocemos ”, dijo Sandra Hultmark, estudiante de doctorado en el Departamento de Química e Ingeniería Química y la autora principal del estudio.
Extender la vida útil del producto y salvar recursos
Las aplicaciones importantes para vidrio orgánico más estable son las tecnologías de exhibición, como las pantallas OLED y las tecnologías de energía renovable, como las células solares orgánicas.
“Los OLED están compuestos por capas de vidrio de moléculas orgánicas emisoras de luz. Si son más estables, puede aumentar la durabilidad del OLED y, en última instancia, la durabilidad de la pantalla ”, explicó Sandra Hultmark.
Otra aplicación que puede beneficiarse de un vidrio más estable son las drogas. Las drogas amorfas se disuelven más rápido, lo que ayuda a absorber rápidamente el ingrediente activo cuando se ingieren. Por lo tanto, muchas drogas utilizan formas de drogas formadoras de vidrio. Para las drogas, es vital que el material vítreo no cristalice con el tiempo. Cuanto más estable sea la droga vidriosa, más larga es la vida útil de la droga.
"Con un vidrio más estable o nuevos materiales de formación de vidrio, podemos extender la vida útil de una gran cantidad de productos, ahorrando así recursos y economía", dijo Christian Müller.
"La vitrificación de la mezcla de xinyuanperileno con la fragilidad ultrarramena" se ha publicado en la revista científica "Cience Advances".
Tiempo de publicación: Dic-06-2021