El 15 de octubre, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia crearon con éxito un nuevo tipo de vidrio ultraestable y duradero con aplicaciones potenciales que incluyen medicina, pantallas digitales avanzadas y tecnología de células solares. El estudio demostró que mezclar múltiples moléculas (hasta ocho a la vez) puede producir un material que funciona tan bien como los mejores agentes formadores de vidrio conocidos actualmente.
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 muy ordenados y repetitivos.
El material que solemos llamar “vidrio” en la vida diaria se basa principalmente en sílice, pero el vidrio puede estar hecho de muchos materiales diferentes. Por lo tanto, los investigadores siempre están interesados en encontrar nuevas formas de estimular que diferentes materiales formen este estado amorfo, lo que puede conducir al desarrollo de nuevos vidrios 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. Quienes estudian moléculas orgánicas saben que usar una mezcla de dos o tres moléculas diferentes puede ayudar a formar vidrio, pero pocos pueden esperar que agregando más moléculas se logren resultados tan excelentes”, el equipo de investigación dirigió la investigación. Así lo afirmó el profesor Christian Müller del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad de Ulms.
Mejores resultados para cualquier material de formación de vidrio.
Cuando el líquido se enfría sin cristalizar, se forma vidrio, 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 sobre la capacidad de formar vidrio ha recibido poca atención.
Los investigadores probaron una mezcla de hasta ocho moléculas diferentes de perileno, las cuales por sí solas tienen una alta fragilidad; esta característica está relacionada con la facilidad con la que el material forma vidrio. Pero la mezcla de muchas moléculas conduce a una reducción significativa de la fragilidad y forma un formador de vidrio muy fuerte con una fragilidad ultrabaja.
“La fragilidad del vidrio que fabricamos en nuestra investigación es muy baja, lo que representa la mejor capacidad de formación de vidrio. Hemos medido no sólo cualquier material orgánico sino también polímeros y materiales inorgánicos (como vidrio metálico a granel). Los resultados son incluso mejores que los del vidrio normal. La capacidad de formación de vidrio del vidrio de ventana es una de las mejores formadoras de vidrio que conocemos”, dijo Sandra Hultmark, estudiante de doctorado en el Departamento de Química e Ingeniería Química y autora principal del estudio.
Amplíe la vida útil del producto y ahorre recursos
Aplicaciones importantes para un vidrio orgánico más estable son las tecnologías de visualización como las pantallas OLED y las tecnologías de energía renovable como las células solares orgánicas.
“Los OLED están compuestos de 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 los medicamentos. Los medicamentos amorfos se disuelven más rápido, lo que ayuda a absorber rápidamente el ingrediente activo cuando se ingiere. Por lo tanto, muchos fármacos utilizan formas farmacológicas formadoras de vidrio. En el caso de los fármacos, es vital que el material vítreo no cristalice con el tiempo. Cuanto más estable sea el fármaco vítreo, mayor será su vida útil.
"Con vidrio más estable o nuevos materiales de formación de vidrio, podemos prolongar la vida útil de una gran cantidad de productos, ahorrando así recursos y economía", afirma Christian Müller.
“La vitrificación de la mezcla de Xinyuanperileno con fragilidad ultrabaja” se ha publicado en la revista científica “Science Advances”.
Hora de publicación: 06-dic-2021