Le 15 octobre, les chercheurs de l'Université de technologie de Chalmers en Suède ont créé avec succès un nouveau type de verre ultra-stable et durable avec des applications potentielles, notamment la médecine, les écrans numériques avancés et la technologie des cellules solaires. L'étude a montré que comment mélanger plusieurs molécules (jusqu'à huit à la fois) peut produire un matériau qui fonctionne aussi bon que les meilleurs agents de formation de verre actuellement connus.
Le verre, également connu sous le nom de «solide amorphe», est un matériau sans structure ordonnée à long terme - il ne forme pas de cristaux. D'un autre côté, les matériaux cristallins sont des matériaux avec des motifs hautement ordonnés et répétés.
Le matériau que nous appelons habituellement le «verre» dans la vie quotidienne est principalement basé sur la silice, mais le verre peut être fait de nombreux matériaux différents. Par conséquent, les chercheurs sont toujours intéressés à trouver de nouvelles façons d'encourager différents matériaux à former cet état amorphe, ce qui peut conduire au développement de nouveaux lunettes avec des propriétés améliorées et de nouvelles applications. La nouvelle recherche récemment publiée dans la revue scientifique «Science Advances» représente une étape importante pour la recherche.
Maintenant, en mélangeant simplement de nombreuses molécules différentes, nous avons soudainement ouvert le potentiel de créer de nouveaux matériaux en verre. Ceux qui étudient les molécules organiques savent que l'utilisation d'un mélange de deux ou trois molécules différentes peut aider à former du verre, mais peu peuvent s'attendre à ce que l'ajout de plus de molécules obtienne des résultats d'excellents », a dirigé l'équipe de recherche. Le professeur Christian Müller du Département de chimie et du génie chimique de l'Université d'Ulms a déclaré.
Meilleurs résultats pour tout matériau de formation de verre
Lorsque le liquide se refroidit sans cristallisation, le verre se forme, un processus appelé vitrification. L'utilisation d'un mélange de deux ou trois molécules pour favoriser la formation de verre est un concept mature. Cependant, l'effet du mélange d'un grand nombre de molécules sur la capacité de former du verre a reçu peu d'attention.
Les chercheurs ont testé un mélange de huit molécules de pérylène différentes, qui à elles seules ont une caractéristique de la fragilité élevée - cette caractéristique est liée à la facilité avec laquelle le matériau forme du verre. Mais le mélange de nombreuses molécules conduit à une réduction significative de la fragilité et forme un verre très fort ancien avec une fragilité ultra-bas.
«La fragilité du verre que nous avons faite dans nos recherches est très faible, ce qui représente la meilleure capacité de formation de verre. Nous avons mesuré non seulement des matières organiques mais aussi des polymères et des matériaux inorganiques (comme le verre métallique en vrac). Les résultats sont encore meilleurs que le verre ordinaire. La capacité de formation de verre de verre est l'un des meilleurs formateurs de verre que nous connaissons », a déclaré Sandra Hultmark, étudiante au doctorat au Département de chimie et de génie chimique et auteur principal de l'étude.
Prolonger la durée de vie du produit et économiser des ressources
Des applications importantes pour un verre organique plus stable sont des technologies d'affichage telles que les écrans OLED et les technologies d'énergie renouvelable telles que les cellules solaires organiques.
«Les OLED sont composés de couches de verre de molécules organiques émettrices par la lumière. S'ils sont plus stables, cela peut augmenter la durabilité de l'OLED et, finalement, la durabilité de l'affichage », a expliqué Sandra Hultmark.
Une autre application qui peut bénéficier d'un verre plus stable est les médicaments. Les médicaments amorphes se dissolvent plus rapidement, ce qui aide à absorber rapidement l'ingrédient actif lorsqu'il est ingéré. Par conséquent, de nombreux médicaments utilisent des formes de médicament de formation de verre. Pour les médicaments, il est essentiel que le matériau vitreux ne cristallise pas avec le temps. Plus le médicament vitreux est stable, plus la durée de conservation du médicament est longue.
"Avec un verre plus stable ou de nouveaux matériaux de formation de verre, nous pouvons prolonger la durée de vie d'un grand nombre de produits, économisant ainsi des ressources et de l'économie", a déclaré Christian Müller.
«La vitrification du mélange de Xinyuanperylène avec une fragilité ultra-bas» a été publiée dans la revue scientifique «Science Advances».
Temps de poste: DEC-06-2021