Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han logrado crear un nuevo tipo de superestable, vidrio duradero con aplicaciones potenciales que van desde medicamentos, pantallas digitales avanzadas, y tecnología de células solares. El estudio muestra cómo la mezcla de múltiples moléculas, hasta ocho a la vez, puede dar como resultado un material que se desempeña tan bien como los mejores formadores de vidrio conocidos actualmente.

Un vaso, también conocido como "sólido amorfo, "es un material que no tiene una estructura ordenada de largo alcance; no forma un cristal. Los materiales cristalinos, por otro lado, son aquellos con un patrón altamente ordenado y repetitivo. El hecho de que un vidrio no contenga cristales es lo que hace es útil.

Los materiales que comúnmente llamamos "vidrio" en la vida cotidiana son en su mayoría a base de dióxido de silicio, pero el vidrio se puede formar a partir de muchos materiales diferentes. Por lo tanto, los investigadores siempre están interesados ​​en encontrar nuevas formas de alentar a diferentes materiales a formar este estado amorfo. lo que potencialmente puede conducir al desarrollo de nuevos tipos de vidrio con propiedades mejoradas y nuevas aplicaciones. El nuevo estudio, publicado recientemente en la revista científica Avances de la ciencia , representa un importante paso adelante en esa búsqueda.

"Ahora, de repente hemos abierto el potencial para crear materiales vidriosos nuevos y mejores, simplemente mezclando muchas moléculas diferentes. Quienes trabajan con moléculas orgánicas saben que usar mezclas de dos o tres moléculas diferentes puede ayudar a formar un vidrio, pero pocos podrían haber esperado que la adición de más moléculas, y tantos, lograría resultados tan superiores, ", dice el profesor Christian Müller del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad de Chalmers, quien dirigió el equipo de investigación detrás del estudio.

El mejor resultado para cualquier material de formación de vidrio

Un vidrio se forma cuando un líquido se enfría sin experimentar cristalización, un proceso llamado vitrificación. El uso de mezclas de dos o tres moléculas para estimular la formación de vidrio es un concepto bien establecido. Sin embargo, el impacto de mezclar una multitud de moléculas sobre la capacidad de formar un vidrio ha recibido poca atención.

Los investigadores experimentaron con una mezcla de hasta ocho moléculas de perileno diferentes que, individualmente, tienen una alta fragilidad, una propiedad relacionada con la facilidad con que un material forma un vidrio. Pero mezclar las muchas moléculas juntas resultó en una disminución sustancial de la fragilidad, y se formó un formador de vidrio muy fuerte con fragilidad ultrabaja.

"La fragilidad del vidrio que creamos en el estudio es muy baja, representando la mejor capacidad de formación de vidrio que se ha medido no solo para cualquier material orgánico sino también para polímeros y materiales inorgánicos como vidrios metálicos a granel. Los resultados son incluso superiores a la capacidad de formación de vidrio del vidrio de ventana ordinario, uno de los mejores formadores de vidrio que conocemos, "dice Sandra Hultmark, Estudiante de doctorado en el Departamento de Química e Ingeniería Química y autor principal del estudio.

Prolongar la vida útil del producto y ahorrar recursos

Las aplicaciones importantes para vidrios orgánicos más estables son las tecnologías de visualización como las pantallas OLED y las tecnologías de energía renovable como las células solares orgánicas.

"Los OLED están construidos con capas vítreas de moléculas orgánicas emisoras de luz. Si fueran más estables, podría mejorar la durabilidad de un OLED y, en última instancia, la pantalla. ", Explica Sandra Hultmark.

Otra aplicación que puede beneficiarse de vidrios más estables son los productos farmacéuticos. Las drogas amorfas se disuelven más rápidamente, que ayuda a la rápida absorción del ingrediente activo tras la ingestión. Por eso, muchos productos farmacéuticos utilizan formaciones de fármacos formadores de vidrio. Para los productos farmacéuticos, es vital que el material vítreo no cristalice con el tiempo. Cuanto más estable sea la droga vidriosa, cuanto más larga sea la vida útil del medicamento.

"Con vidrios más estables o nuevos materiales formadores de vidrio, podríamos extender la vida útil de una gran cantidad de productos, ofreciendo ahorros en términos de recursos y economía, "dice Christian Müller.

"Vitrificación de mezclas de perileno octonario con fragilidad ultrabaja" se ha publicado en la revista científica Avances de la ciencia .