Pada 15 Oktober, penyelidik di Universiti Teknologi Chalmers di Sweden telah berjaya mencipta jenis kaca ultra-stabil dan tahan lama baharu dengan aplikasi berpotensi termasuk perubatan, skrin digital termaju dan teknologi sel solar. Kajian menunjukkan bahawa cara mencampurkan berbilang molekul (sehingga lapan pada satu masa) boleh menghasilkan bahan yang berprestasi sebaik agen pembentuk kaca terbaik yang diketahui sekarang.
Kaca, juga dikenali sebagai "pepejal amorf", adalah bahan tanpa struktur tersusun jarak jauh-ia tidak membentuk kristal. Sebaliknya, bahan kristal adalah bahan dengan corak yang sangat teratur dan berulang.
Bahan yang biasa kita panggil "kaca" dalam kehidupan seharian kebanyakannya berasaskan silika, tetapi kaca boleh dibuat daripada pelbagai bahan. Oleh itu, penyelidik sentiasa berminat untuk mencari cara baru untuk menggalakkan bahan yang berbeza untuk membentuk keadaan amorf ini, yang mungkin membawa kepada pembangunan cermin mata baharu dengan sifat yang lebih baik dan aplikasi baharu. Penyelidikan baharu yang diterbitkan baru-baru ini dalam jurnal saintifik "Science Advances" mewakili satu langkah penting ke hadapan untuk penyelidikan.
Kini, dengan hanya mencampurkan banyak molekul berbeza, kami tiba-tiba membuka potensi untuk mencipta bahan kaca yang baharu dan lebih baik. Mereka yang mengkaji molekul organik tahu bahawa menggunakan campuran dua atau tiga molekul berbeza boleh membantu membentuk kaca, tetapi hanya sedikit yang boleh menjangkakan bahawa menambah lebih banyak molekul akan mencapai keputusan yang sangat baik, "pasukan penyelidik mengetuai penyelidikan. Profesor Christian Müller dari Jabatan Kimia dan Kejuruteraan Kimia Universiti Ulms berkata.
Hasil terbaik untuk sebarang bahan pembentuk kaca
Apabila cecair menyejuk tanpa penghabluran, kaca terbentuk, satu proses yang dipanggil vitrifikasi. Penggunaan campuran dua atau tiga molekul untuk menggalakkan pembentukan kaca adalah konsep yang matang. Walau bagaimanapun, kesan pencampuran sejumlah besar molekul terhadap keupayaan untuk membentuk kaca telah mendapat sedikit perhatian.
Para penyelidik menguji campuran sebanyak lapan molekul perilena yang berbeza, yang sahaja mempunyai kerapuhan yang tinggi-ciri ini berkaitan dengan kemudahan bahan membentuk kaca. Tetapi mencampurkan banyak molekul bersama membawa kepada pengurangan ketara dalam kerapuhan dan membentuk bekas kaca yang sangat kuat dengan kerapuhan ultra-rendah.
“Kerapuhan kaca yang kami buat dalam penyelidikan kami adalah sangat rendah, yang mewakili keupayaan terbaik membentuk kaca. Kami telah mengukur bukan sahaja sebarang bahan organik tetapi juga polimer dan bahan bukan organik (seperti kaca logam pukal). Hasilnya lebih baik daripada kaca biasa. Keupayaan membentuk kaca kaca tingkap adalah salah satu pembentuk kaca terbaik yang kami tahu, "kata Sandra Hultmark, pelajar kedoktoran di Jabatan Kimia dan Kejuruteraan Kimia dan pengarang utama kajian itu.
Memanjangkan hayat produk dan menjimatkan sumber
Aplikasi penting untuk kaca organik yang lebih stabil ialah teknologi paparan seperti skrin OLED dan teknologi tenaga boleh diperbaharui seperti sel solar organik.
“OLED terdiri daripada lapisan kaca molekul organik pemancar cahaya. Jika ia lebih stabil, ia mungkin meningkatkan ketahanan OLED dan akhirnya ketahanan paparan,” jelas Sandra Hultmark.
Satu lagi aplikasi yang mungkin mendapat manfaat daripada kaca yang lebih stabil ialah dadah. Ubat amorfus larut lebih cepat, yang membantu dengan cepat menyerap bahan aktif apabila ditelan. Oleh itu, banyak ubat menggunakan bentuk ubat pembentuk kaca. Untuk ubat-ubatan, adalah penting bahawa bahan vitreous tidak mengkristal dari semasa ke semasa. Lebih stabil ubat berkaca, lebih lama jangka hayat ubat.
"Dengan kaca yang lebih stabil atau bahan pembentuk kaca baharu, kami boleh memanjangkan hayat perkhidmatan sejumlah besar produk, dengan itu menjimatkan sumber dan ekonomi," kata Christian Müller.
"Pengembangan campuran Xinyuanperylene dengan kerapuhan ultra-rendah" telah diterbitkan dalam jurnal saintifik "Science Advances".
Masa siaran: Dis-06-2021