Le 15 octobre, des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers en Suède ont réussi à créer un nouveau type de verre ultra-stable et durable avec des applications potentielles telles que la médecine, les écrans numériques avancés et la technologie des cellules solaires. L'étude a montré que le mélange de plusieurs molécules (jusqu'à huit à la fois) peut produire un matériau aussi performant que les meilleurs agents vitreux actuellement connus.
Le verre, également connu sous le nom de « solide amorphe », est un matériau sans structure ordonnée à longue portée : il ne forme pas de cristaux. D’un autre côté, les matériaux cristallins sont des matériaux présentant des motifs hautement ordonnés et répétitifs.
Le matériau que nous appelons habituellement « verre » dans la vie quotidienne est principalement à base de silice, mais le verre peut être composé 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 pourrait conduire au développement de nouveaux verres dotés de propriétés améliorées et de nouvelles applications. La nouvelle recherche récemment publiée dans la revue scientifique « Science Advances » représente une avancée importante pour la recherche.
Aujourd’hui, en mélangeant simplement de nombreuses molécules différentes, nous avons soudainement ouvert la possibilité de créer de nouveaux et meilleurs 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 de gens peuvent s’attendre à ce que l’ajout de molécules supplémentaires permette d’obtenir d’aussi excellents résultats », a dirigé l’équipe de recherche. » a déclaré le professeur Christian Müller du département de chimie et de génie chimique de l'université d'Ulms.
Meilleurs résultats pour tout matériau de formation de verre
Lorsque le liquide refroidit sans cristallisation, du 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 à former du verre a reçu peu d’attention.
Les chercheurs ont testé un mélange de huit molécules de pérylène différentes, qui à elles seules présentent une grande fragilité. Cette caractéristique est liée à la facilité avec laquelle le matériau forme du verre. Mais le mélange de nombreuses molécules entraîne une réduction significative de la fragilité et forme un agent vitreux très résistant avec une fragilité ultra faible.
« La fragilité du verre que nous avons fabriqué dans le cadre de nos recherches est très faible, ce qui représente la meilleure capacité de formage du verre. Nous avons mesuré non seulement tous les matériaux organiques, mais également les polymères et les matériaux inorganiques (tels que le verre métallique en vrac). Les résultats sont encore meilleurs que le verre ordinaire. La capacité de formation du verre du verre à vitre est l'une des meilleures formatrices de verre que nous connaissons », a déclaré Sandra Hultmark, doctorante au Département de chimie et de génie chimique et auteur principal de l'étude.
Prolongez la durée de vie du produit et économisez les ressources
Les applications importantes du verre organique plus stable sont les 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 électroluminescentes. S’ils sont plus stables, cela pourrait augmenter la durabilité de l’OLED et, à terme, la durabilité de l’écran », a expliqué Sandra Hultmark.
Une autre application qui pourrait bénéficier d’un verre plus stable est celle des médicaments. Les médicaments amorphes se dissolvent plus rapidement, ce qui permet d'absorber rapidement l'ingrédient actif lorsqu'il est ingéré. Par conséquent, de nombreux médicaments utilisent des formes de médicaments vitreuses. Pour les médicaments, il est essentiel que le matériau vitré ne cristallise pas avec le temps. Plus le médicament vitreux est stable, plus sa durée de conservation est longue.
"Avec du verre plus stable ou de nouveaux matériaux de formation du verre, nous pouvons prolonger la durée de vie d'un grand nombre de produits, économisant ainsi des ressources et des économies", a déclaré Christian Müller.
« La vitrification du mélange Xinyuanperylène à ultra-faible fragilité » a été publiée dans la revue scientifique « Science Advances ».
Heure de publication : 06 décembre 2021