SMART INDUSTRI
Molekylmixning skapar superstabilt glas Med hjälp av en ny metod går det att framställa glas som både är superstabilt och har lång livslängd. Sådant glas kan bidra till att förbättra alltifrån läkemedel till avancerade bildskärmar och solceller. En Chalmersledd studie visar nu hur en mix av många molekyler – upp till åtta på samma gång – kan skapa glas med efterlängtade egenskaper. Glas är ett så kallat amorft ämne och saknar en vidsträckt ordnad struktur. Det gör att det inte bildar kristaller. Just det faktum att glas inte bildar kristaller gör det mycket användbart. Det vi vanligen kallar glas, exempelvis fönsterglas, är främst kiseldioxidbaserade, men glas kan formas av många olika ämnen. Vetenskapen söker ständigt efter nya glasartade material med bättre egenskaper och nya möjliga tillämpningar. Den aktuella studien publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Science Advances och innebär ett viktigt kliv framåt på det här området. – Genom att blanda många molekyler har vi nu plötsligt öppnat upp möjligheten att skapa nya och mycket bättre glasformande material. Alla som arbetar med organiska molekyler vet att en blandning av två molekyler kan göra det lättare att forma glas, men ingen hade nog förväntat sig att fler, och så här många, skulle kunna ge ett så mycket bättre resultat, säger forskningsledaren Christian Müller, professor på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers. STABILARE ÄN FÖNSTERGLAS Glas bildas när en vätska kyls ner utan att den kristalliseras, en process som kallas vitrifikation. Metoden att använda två eller tre molekyler för att bilda ett glas är ett väletablerat koncept. Däremot har frågan om vad som händer när man blandar fler molekyler hittills fått liten uppmärksamhet. I det här fallet har Chalmersforskarna experimenterat med att blanda upp till 38
www.svenskverkstad.se
Sandra Hultmark.
åtta olika perylenmolekyler, som var och en har en hög fragilitet. Fragilitet är ett värde som är relaterat till hur lätt materialet kan bilda glas och låga siffror betyder en god förmåga. Mixen av många molekyler gjorde att fragiliteten sänktes avsevärt och forskarna kunde få fram en mycket stabil glasbildare med rekordlåg fragilitet. FÖRLÄNGER PRODUKTERS LIVSLÄNGD OCH SPARAR RESURSER – Fragiliteten i glaset i studien är mycket låg och motsvarar de bästa resultaten för något organiskt material, men också jämfört med polymerer och oorganiska material som metalliska glas. Resultaten är jämförbara och till och med bättre än fragiliteten i vanligt fönsterglas, som är det vi hittills känt till som ett av de bästa på att bilda ett glas, säger Sandra Hultmark, doktorand på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers och huvudförfattare till den vetenskapliga artikeln. Viktiga användningsområden för stabi-
la organiska glasmaterial är avancerad teknik i bildskärmar som OLED-skärmar och i förnybara energikällor som organiska solceller. – OLED-skärmar är konstruerade med glasartade lager av organiska molekyler som kan utstråla ljus. Om de blir mer stabila kan vi öka hållbarheten för en OLED och därmed även skärmen, förklarar Sandra Hultmark. Ytterligare ett användningsområde för stabila glas är läkemedel. Amorfa läkemedel löses upp snabbare och hjälper kroppen att ta upp den aktiva substansen. Därför utformas många läkemedel i glasartad form. För dessa läkemedel är det avgörande att glaset inte kristalliseras över tid. Ju stabilare glas, desto längre tid kan läkemedlen användas. – Med stabilare glas eller glasbildande material, kan vi förlänga livslängden på ett stort antal produkter, vilket i sin tur sparar på både jordens resurser och ekonomi, säger Christian Müller.
