Il 15 ottobre, i ricercatori della Chalmers University of Technology in Svezia hanno creato con successo un nuovo tipo di vetro ultra stabile e durevole con potenziali applicazioni tra cui la medicina, gli schermi digitali avanzati e la tecnologia delle celle solari. Lo studio ha dimostrato che mescolando più molecole (fino a otto alla volta) è possibile produrre un materiale con prestazioni paragonabili a quelle dei migliori agenti per la formazione del vetro attualmente conosciuti.
Il vetro, noto anche come “solido amorfo”, è un materiale senza una struttura ordinata a lungo raggio, non forma cristalli. D'altra parte, i materiali cristallini sono materiali con motivi altamente ordinati e ripetitivi.
Il materiale che solitamente chiamiamo “vetro” nella vita quotidiana è principalmente a base di silice, ma il vetro può essere costituito da molti materiali diversi. Pertanto, i ricercatori sono sempre interessati a trovare nuovi modi per incoraggiare diversi materiali a formare questo stato amorfo, che potrebbe portare allo sviluppo di nuovi vetri con proprietà migliorate e nuove applicazioni. La nuova ricerca recentemente pubblicata sulla rivista scientifica “Science Advances” rappresenta un importante passo avanti per la ricerca.
Ora, semplicemente mescolando molte molecole diverse, abbiamo improvvisamente aperto il potenziale per creare materiali di vetro nuovi e migliori. Chi studia le molecole organiche sa che l’utilizzo di una miscela di due o tre molecole diverse può aiutare a formare il vetro, ma pochi possono aspettarsi che aggiungendo più molecole si ottengano risultati così eccellenti”, ha condotto la ricerca il gruppo di ricerca. Lo ha affermato il professor Christian Müller del Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica dell'Università di Ulms.
I migliori risultati per qualsiasi materiale per la formatura del vetro
Quando il liquido si raffredda senza cristallizzare, si forma il vetro, un processo chiamato vetrificazione. L'utilizzo di una miscela di due o tre molecole per favorire la formazione del vetro è un concetto maturo. Tuttavia, l’effetto della miscelazione di un gran numero di molecole sulla capacità di formare vetro ha ricevuto poca attenzione.
I ricercatori hanno testato una miscela di ben otto diverse molecole di perilene, che da sole hanno un'elevata fragilità: questa caratteristica è legata alla facilità con cui il materiale forma il vetro. Ma la miscelazione di molte molecole insieme porta a una significativa riduzione della fragilità e forma un formatore di vetro molto forte con una fragilità estremamente bassa.
“La fragilità del vetro che abbiamo realizzato nella nostra ricerca è molto bassa, il che rappresenta la migliore capacità di formazione del vetro. Abbiamo misurato non solo qualsiasi materiale organico ma anche polimeri e materiali inorganici (come il vetro metallico sfuso). I risultati sono addirittura migliori del normale vetro. La capacità del vetro delle finestre di formare il vetro è una delle migliori che conosciamo”, ha affermato Sandra Hultmark, dottoranda presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica e autrice principale dello studio.
Allunga la vita del prodotto e risparmia risorse
Importanti applicazioni per il vetro organico più stabile sono le tecnologie di visualizzazione come gli schermi OLED e le tecnologie di energia rinnovabile come le celle solari organiche.
“Gli OLED sono composti da strati di vetro di molecole organiche che emettono luce. Se fossero più stabili, ciò potrebbe aumentare la durata dell’OLED e, in ultima analisi, la durata del display”, ha spiegato Sandra Hultmark.
Un'altra applicazione che può trarre vantaggio da un vetro più stabile è quella dei farmaci. I farmaci amorfi si dissolvono più velocemente, il che aiuta ad assorbire rapidamente il principio attivo quando ingerito. Pertanto, molti farmaci utilizzano forme farmaceutiche che formano vetro. Per i farmaci è fondamentale che il materiale vitreo non si cristallizzi nel tempo. Quanto più stabile è il farmaco vetroso, tanto più lunga è la sua durata di conservazione.
"Con un vetro più stabile o nuovi materiali per la formatura del vetro, possiamo prolungare la durata di un gran numero di prodotti, risparmiando così risorse ed economia", ha affermato Christian Müller.
“La vetrificazione della miscela Xinyuanperilene con fragilità ultra-bassa” è stata pubblicata sulla rivista scientifica “Science Advances”.
Orario di pubblicazione: 06-dic-2021