ما هو "ممتاز" من الزجاج الجديد المتطرف ودائم

في 15 أكتوبر ، نجحت الباحثون في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد بنجاح نوع جديد من الزجاج المستقر والمتين مع تطبيقات محتملة بما في ذلك الطب والشاشات الرقمية المتقدمة وتكنولوجيا الخلايا الشمسية. أظهرت الدراسة أن كيفية خلط جزيئات متعددة (ما يصل إلى ثمانية في وقت واحد) يمكن أن تنتج مادة تؤدي جيدة مثل أفضل عوامل تشكيل الزجاج المعروفة حاليًا.

الزجاج ، المعروف أيضًا باسم "الصلبة غير المتبلورة" ، عبارة عن مادة بدون بنية طويلة المدى مرتبة-لا تشكل بلورات. من ناحية أخرى ، فإن المواد البلورية هي مواد ذات أنماط مرتبة للغاية وتكرار.

تعتمد المادة التي نسميها عادة "الزجاج" في الحياة اليومية في الغالب على السيليكا ، ولكن يمكن تصنيع الزجاج من العديد من المواد المختلفة. لذلك ، يهتم الباحثون دائمًا بإيجاد طرق جديدة لتشجيع مواد مختلفة لتشكيل هذه الحالة غير المتبلورة ، مما قد يؤدي إلى تطوير نظارات جديدة ذات خصائص محسنة وتطبيقات جديدة. يمثل البحث الجديد الذي نشر مؤخرًا في المجلة العلمية "Science Advances" خطوة مهمة للأمام للبحث.

الآن ، من خلال خلط العديد من الجزيئات المختلفة ، فتحنا فجأة القدرة على إنشاء مواد زجاجية جديدة وأفضل. أولئك الذين يدرسون الجزيئات العضوية يعرفون أن استخدام مزيج من جزيئات مختلفة أو ثلاثة جزيئات مختلفة يمكن أن يساعد في تكوين الزجاج ، لكن القليل منهم يمكن أن يتوقعوا أن إضافة المزيد من الجزيئات ستحقق مثل هذه النتائج الممتازة ". وقال البروفيسور كريستيان مولر من قسم الكيمياء والهندسة الكيميائية لجامعة ULMS.

أفضل النتائج لأي مادة تشكيل زجاجية

عندما يبرد السائل دون بلورة ، يتم تشكيل الزجاج ، وهي عملية تسمى التقييم. يعد استخدام مزيج من جزيئين أو ثلاثة جزيئات لتعزيز تكوين الزجاج مفهومًا ناضجًا. ومع ذلك ، فإن تأثير خلط عدد كبير من الجزيئات على القدرة على تكوين الزجاج لم يتلق سوى القليل من الاهتمام.

اختبر الباحثون مزيجًا من ثمانية جزيئات بيرلين مختلفة ، والتي لها وحدها لها هشاشة عالية-ترتبط هذه المميزة بالسهولة التي تشكل بها المادة الزجاج. لكن خلط العديد من الجزيئات معًا يؤدي إلى انخفاض كبير في الهشاشة ويشكل كوبًا قويًا جدًا مع هشاشة منخفضة للغاية.

"إن هشاشة الزجاج الذي صنعناه في بحثنا منخفض للغاية ، والذي يمثل أفضل قدرة على تشكيل الزجاج. لقد قمنا بقياس ليس فقط أي مادة عضوية ولكن أيضًا البوليمرات والمواد غير العضوية (مثل الزجاج المعدني السائبة). النتائج أفضل من الزجاج العادي. وقالت ساندرا هولتارك ، طالبة الدكتوراه في قسم الكيمياء والهندسة الكيميائية والمؤلف الرئيسي للدراسة ، إن قدرة تشكيل الزجاج على زجاج النوافذ هي واحدة من أفضل الصغار الزجاجي الذين نعرفهم.

تمديد عمر المنتج وحفظ الموارد

التطبيقات المهمة للزجاج العضوي الأكثر استقرارًا هي تقنيات العرض مثل شاشات OLED وتقنيات الطاقة المتجددة مثل الخلايا الشمسية العضوية.

"تتكون OLEDs من طبقات زجاجية من الجزيئات العضوية التي تنبعث منها الضوء. "إذا كانت أكثر استقرارًا ، فقد يزيد من متانة OLED وفي نهاية المطاف متانة العرض" ، أوضح ساندرا هولمارك.

تطبيق آخر قد يستفيد من المزيد من الزجاج الثابت هو المخدرات. الأدوية غير المتبلورة تذوب بشكل أسرع ، مما يساعد على امتصاص المكون النشط بسرعة عند تناوله. لذلك ، تستخدم العديد من الأدوية أشكال الأدوية المكونة للزجاج. بالنسبة للأدوية ، من الأهمية بمكان ألا تتبلور المادة الزجاجية مع مرور الوقت. كلما كان الدواء الزجاجي أكثر استقرارًا ، كلما طالت مدة صلاحية الدواء.

وقال كريستيان مولر: "مع المزيد من المواد الزجاجية أو تكوين زجاجية جديدة ، يمكننا تمديد عمر خدمة عدد كبير من المنتجات ، وبالتالي توفير الموارد والاقتصاد".

"التزجيج لخليط Xinyuanperylene مع هشاشة منخفضة للغاية" تم نشرها في المجلة العلمية "Science Advances".