Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han logrado crear un nuevo tipo de vidrio súper estable y duradero con aplicaciones potenciales que van desde medicamentos, pantallas digitales avanzadas y tecnología de células solares. El estudio muestra cómo mezclar múltiples moléculas:hasta ocho a la vez, puede dar como resultado un material que se desempeñe tan bien como los mejores formadores de vidrio actualmente conocidos.
Un vidrio, también conocido como 'sólido amorfo', es un material que no tiene una estructura ordenada de largo alcance; no forma un cristal. Los materiales cristalinos, por otro lado, son aquellos con una estructura altamente ordenada y repetida.patrón. El hecho de que un vaso no contenga cristales es lo que lo hace útil.
Los materiales que comúnmente llamamos 'vidrio' en la vida cotidiana son en su mayoría a base de dióxido de silicio, pero el vidrio se puede formar a partir de muchos materiales diferentes. Por lo tanto, los investigadores siempre están interesados en encontrar nuevas formas de alentar a los diferentes materiales a formar este estado amorfo., que potencialmente puede conducir al desarrollo de nuevos tipos de vidrio con propiedades mejoradas y nuevas aplicaciones. El nuevo estudio, publicado recientemente en la revista científica avances científicos , representa un importante paso adelante en esa búsqueda.
"Ahora, de repente, hemos abierto el potencial para crear materiales vítreos nuevos y mejores, simplemente mezclando muchas moléculas diferentes. Aquellos que trabajan con moléculas orgánicas saben que usar mezclas de dos o tres moléculas diferentes puede ayudar a formar un vidrio, peropocos podrían haber esperado que la adición de más moléculas, y esta cantidad, lograría resultados tan superiores ", dice el profesor Christian Müller del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad de Chalmers, quien dirigió el equipo de investigación detrás del estudio.
Mejor resultado para cualquier material de formación de vidrio
Un vidrio se forma cuando un líquido se enfría sin experimentar cristalización, un proceso llamado vitrificación. El uso de mezclas de dos o tres moléculas para estimular la formación de vidrio es un concepto bien establecido. Sin embargo, el impacto de mezclar una multitud demoléculas sobre la capacidad de formar un vidrio ha recibido poca atención.
Los investigadores experimentaron con una mezcla de hasta ocho moléculas de perileno diferentes que, individualmente, tienen una alta fragilidad, una propiedad relacionada con la facilidad con la que un material forma un vidrio. Pero la mezcla de muchas moléculas resultó en unadisminución sustancial de la fragilidad, y se formó un formador de vidrio muy fuerte con fragilidad ultrabaja.
"La fragilidad del vidrio que creamos en el estudio es muy baja, lo que representa la mejor capacidad de formación de vidrio que se ha medido no solo para cualquier material orgánico, sino también para polímeros y materiales inorgánicos como vidrios metálicos a granel. Los resultados son uniformessuperior a la capacidad de formación de vidrio del vidrio de ventana ordinario, uno de los mejores formadores de vidrio que conocemos ", dice Sandra Hultmark, estudiante de doctorado en el Departamento de Química e Ingeniería Química y autora principal del estudio.
Ampliación de la vida útil del producto y ahorro de recursos
Las aplicaciones importantes para vidrios orgánicos más estables son las tecnologías de visualización como las pantallas OLED y las tecnologías de energía renovable como las células solares orgánicas.
"Los OLED están construidos con capas vítreas de moléculas orgánicas emisoras de luz. Si fueran más estables, podría mejorar la durabilidad de un OLED y, en última instancia, la pantalla", explica Sandra Hultmark.
Otra aplicación que puede beneficiarse de vidrios más estables son los productos farmacéuticos. Los medicamentos amorfos se disuelven más rápidamente, lo que ayuda a una rápida absorción del ingrediente activo en el momento de la ingestión. Por lo tanto, muchos productos farmacéuticos utilizan formaciones de medicamentos formadores de vidrio. Para los productos farmacéuticos es vital queel material vítreo no cristaliza con el tiempo. Cuanto más estable sea el fármaco vítreo, mayor será la vida útil del medicamento.
"Con vidrios más estables o nuevos materiales de formación de vidrio, podríamos extender la vida útil de una gran cantidad de productos, ofreciendo ahorros en términos de recursos y economía", dice Christian Müller.
Más sobre la investigación
- Los investigadores optaron por trabajar con una serie de pequeñas moléculas conjugadas que comprenden un núcleo de perileno con diferentes grupos alquilo colgantes en una de las posiciones de la bahía. Los ocho derivados del perileno cristalizan fácilmente cuando se extraen de la solución y muestran una fragilidad de más de 70.
- La mezcla de ocho derivados de perileno dio como resultado un material que muestra una fragilidad de solo 13, que es un valor récord bajo para cualquier material de formación de vidrio estudiado hasta la fecha, incluidos polímeros y materiales inorgánicos como vidrios metálicos a granel y dióxido de silicio.
- El proyecto de investigación fue financiado por el Consejo de Investigación Sueco, el Consejo Europeo de Investigación y la Fundación Knut y Alice Wallenberg a través del proyecto: Mastering Morphology for Solution-Born Electronics.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Original escrito por Jenny Holmstrand y Johsua Worth. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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