Giải pháp đột phá chế tạo thủy tinh siêu ổn định

Thủy tinh, còn được gọi là 'chất rắn vô định hình', một vật liệu không có cấu trúc có trật tự trên diện rộng, không tạo thành tinh thể. Vật liệu tinh thể là những vật liệu có mô hình lặp lại và theo một trật tự nhất định.

Vật liệu mà chúng ta thường gọi là 'thủy tinh' trong cuộc sống bắt nguồn từ silicon dioxide, nhưng thủy tinh có thể được tạo thành từ nhiều vật liệu khác nhau. Các nhà khoa học luôn tìm kiếm những phương thức mới để chuyển hóa các vật liệu khác nhau thành trạng thái vô định hình. 

GS Christian Müller thuộc Khoa Hóa học và Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Chalmers, lãnh đạo nhóm nghiên cứu cho biết "Chúng tôi bất ngờ tìm được biện pháp tạo ra những vật liệu thủy tinh mới và tốt hơn, bằng phương pháp trộn nhiều phân tử khác nhau”.

Sử dụng hỗn hợp 2 hoặc 3 phân tử khác nhau có thể tạo thành thủy tinh, nhưng ít người có thể tin rằng, nếu thêm nhiều phân tử sẽ tạo ra thủy tinh với những tính chất tuyệt vời

Thủy tinh được hình thành khi chất lỏng vật liệu nguội đi, bỏ qua quá trình kết tinh, quy trình này được gọi là thủy tinh hóa. Sử dụng hỗn hợp của 2 hoặc 3 phân tử để thúc đẩy sự hình thành thủy tinh là một phương pháp đã có từ lâu. 

NCS Sandra Hultmark làm việc với mẫu vật liệu thủy tinh mới bằng máy FSC (Đo nhiệt lượng quét nhanh). Hình minh họa bên trái là tám phân tử perylene khác nhau được khảo sát trong nghiên cứu tạo thủy tinh.

Các nhà khoa học đã thử nghiệm với một hỗn hợp có 8 phân tử perylene khác nhau, riêng lẻ, có độ dễ vỡ cao. Nhưng khi trộn nhiều phân tử với nhau, độ dễ vỡ giảm đáng kể, hình thành loại thủy tinh siêu mỏng nhưng rất khó rạn vỡ ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt.

Theo Sandra Hultmark, nghiên cứu sinh TS tại Khoa Hóa học và Kỹ thuật Hóa học, độ dễ vỡ của thủy tinh rất thấp, thể hiện khả năng tạo thủy tinh tốt nhất đo lường được không chỉ đối với vật liệu hữu cơ mà cả polymer và vật liệu vô cơ như thủy tinh kim loại trọng lượng lớn. 

Những ứng dụng quan trọng đối với kính hữu cơ độ ổn định cao là công nghệ hiển thị như màn hình OLED và công nghệ năng lượng tái tạo như pin mặt trời hữu cơ.

Việc sản xuất dược phẩm cũng có thể ứng dụng từ phương pháp tạo hình thủy tinh ổn định cao. Thuốc vô định hình hòa tan nhanh hơn, giúp hấp thu nhanh các thành phần hoạt tính khi uống. Nhiều loại dược phẩm sản xuất thuốc, sử dụng phương thức tạo thủy tinh. Đối với dược phẩm, vấn đề rất quan trọng là vật liệu dạng thủy tinh không kết tinh theo thời gian. Thuốc dạng thủy tinh càng bền thì thời hạn sử dụng của thuốc càng lâu.