Ricercatori presso la Chalmers University of Technology, Svezia, sono riusciti a creare un nuovo tipo di super-stabile, vetro durevole con potenziali applicazioni che vanno da medicinali, schermi digitali avanzati, e la tecnologia delle celle solari. Lo studio mostra come la miscelazione di più molecole, fino a otto alla volta, può dare come risultato un materiale che si comporta così come i migliori formatori di vetro attualmente conosciuti.

Un bicchiere, noto anche come "solido amorfo, " è un materiale che non ha una struttura ordinata a lungo raggio, non forma un cristallo. I materiali cristallini, d'altra parte, sono quelli con uno schema molto ordinato e ripetitivo. Il fatto che un vetro non contenga cristalli è ciò che rende è utile.

I materiali che comunemente chiamiamo "vetro" nella vita di tutti i giorni sono per lo più a base di biossido di silicio, ma il vetro può essere formato da molti materiali diversi. I ricercatori sono quindi sempre interessati a trovare nuovi modi per incoraggiare materiali diversi a formare questo stato amorfo, che possono potenzialmente portare allo sviluppo di nuovi tipi di vetro con proprietà migliorate e nuove applicazioni. Il nuovo studio, recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Progressi scientifici , rappresenta un importante passo avanti in quella ricerca.

"Ora, abbiamo improvvisamente aperto il potenziale per creare nuovi e migliori materiali vetrosi, semplicemente mescolando molte molecole diverse. Chi lavora con le molecole organiche sa che usare miscele di due o tre molecole diverse può aiutare a formare un bicchiere, ma pochi avrebbero potuto aspettarsi che l'aggiunta di più molecole, e questo molti, otterrebbe risultati così superiori, " afferma il professor Christian Müller del Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica della Chalmers University, che ha guidato il team di ricerca dietro lo studio.

Il miglior risultato per qualsiasi materiale per la formatura del vetro

Un vetro si forma quando un liquido viene raffreddato senza subire cristallizzazione, un processo chiamato vetrificazione. L'utilizzo di miscele di due o tre molecole per favorire la formazione del vetro è un concetto ben consolidato. Però, l'impatto della miscelazione di una moltitudine di molecole sulla capacità di formare un bicchiere ha ricevuto poca attenzione.

I ricercatori hanno sperimentato una miscela di un massimo di otto diverse molecole di perilene che, individualmente, hanno un'elevata fragilità, una proprietà correlata alla facilità con cui un materiale forma un vetro. Ma mescolando le molte molecole insieme ha provocato una sostanziale diminuzione della fragilità, e si è formato un formatore di vetro molto forte con fragilità ultrabassa.

"La fragilità del vetro che abbiamo creato nello studio è molto bassa, che rappresenta la migliore capacità di formazione del vetro che è stata misurata non solo per qualsiasi materiale organico ma anche polimeri e materiali inorganici come i vetri metallici sfusi. I risultati sono persino superiori alla capacità di formatura del vetro del normale vetro per finestre, uno dei migliori formatori di vetro che conosciamo, "dice Sandra Hultmark, dottorando presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica e autore principale dello studio.

Allungare la vita del prodotto e risparmiare risorse

Applicazioni importanti per vetri organici più stabili sono le tecnologie di visualizzazione come gli schermi OLED e le tecnologie di energia rinnovabile come le celle solari organiche.

"Gli OLED sono costruiti con strati vetrosi di molecole organiche che emettono luce. Se questi fossero più stabili, potrebbero migliorare la durata di un OLED e, in definitiva, il display, "Spiega Sandra Hultmark.

Un'altra applicazione che può beneficiare di occhiali più stabili sono i prodotti farmaceutici. I farmaci amorfi si dissolvono più rapidamente, che aiuta il rapido assorbimento del principio attivo dopo l'ingestione. Quindi, molti prodotti farmaceutici fanno uso di formazioni di farmaci che formano il vetro. Per i prodotti farmaceutici è fondamentale che il materiale vetroso non si cristallizzi nel tempo. Più stabile è il farmaco vetroso, maggiore è la durata di conservazione del medicinale.

"Con vetri più stabili o nuovi materiali per la formatura del vetro, potremmo estendere la durata della vita di un gran numero di prodotti, offrendo risparmi sia in termini di risorse che di economia, "dice Christian Müller.

Pubblicato sulla rivista scientifica "Vitrificazione di miscele di perilene ottonario a fragilità ultrabassa" Progressi scientifici .