10월 15일 스웨덴 Chalmers University of Technology의 연구원들은 의학, 고급 디지털 스크린 및 태양 전지 기술을 포함한 잠재적인 응용 분야를 갖춘 새로운 유형의 매우 안정적이고 내구성이 뛰어난 유리를 성공적으로 만들었습니다. 이 연구는 여러 분자(한 번에 최대 8개)를 혼합하는 방법이 현재 알려진 최고의 유리 형성제만큼 우수한 성능을 발휘하는 재료를 생산할 수 있음을 보여주었습니다.
"비정질 고체"라고도 알려진 유리는 장거리 정렬 구조가 없는 물질로 결정을 형성하지 않습니다. 반면, 결정질 재료는 고도로 질서 있고 반복되는 패턴을 갖는 재료입니다.
우리가 일상생활에서 흔히 '유리'라고 부르는 소재는 대부분 실리카를 기반으로 하지만, 유리는 다양한 소재로 만들어질 수 있습니다. 따라서 연구자들은 다양한 재료가 이러한 비정질 상태를 형성하도록 장려하는 새로운 방법을 찾는 데 항상 관심을 갖고 있으며, 이는 향상된 특성과 새로운 응용 분야를 갖춘 새로운 유리의 개발로 이어질 수 있습니다. 최근 과학 저널 “Science Advances”에 발표된 새로운 연구는 연구의 중요한 진전을 나타냅니다.
이제 단순히 다양한 분자를 혼합함으로써 새롭고 더 나은 유리 재료를 만들 수 있는 잠재력이 갑자기 열렸습니다. 유기분자를 연구하는 사람들은 두세 가지 다른 분자를 혼합하면 유리를 형성하는 데 도움이 될 수 있다는 것을 알고 있지만, 더 많은 분자를 추가하면 이렇게 뛰어난 결과가 나올 것이라고 예상하는 사람은 거의 없습니다.”라고 연구팀이 연구를 주도했습니다. 울름스 대학교 화학 및 화학공학과 크리스티안 뮐러 교수는 이렇게 말했습니다.
모든 유리 성형 재료에 대한 최상의 결과
액체가 결정화되지 않고 냉각되면 유리가 형성되는데, 이를 유리화라고 합니다. 유리 형성을 촉진하기 위해 2개 또는 3개 분자의 혼합물을 사용하는 것은 성숙한 개념입니다. 그러나 많은 수의 분자를 혼합하는 것이 유리를 형성하는 능력에 미치는 영향은 거의 주목을 받지 못했습니다.
연구진은 최대 8개의 서로 다른 페릴렌 분자의 혼합물을 테스트했는데, 이 분자들만으로도 높은 취성을 갖고 있습니다. 이 특성은 재료가 유리를 쉽게 형성하는 것과 관련이 있습니다. 그러나 많은 분자를 함께 혼합하면 취성이 크게 감소하고 취성이 매우 낮은 매우 강한 유리 형성제가 형성됩니다.
“저희 연구에서 만든 유리의 취성은 매우 낮습니다. 이는 최고의 유리 형성 능력을 나타냅니다. 우리는 유기 물질뿐만 아니라 고분자 및 무기 물질(예: 벌크 금속 유리)도 측정했습니다. 결과는 일반 유리보다 훨씬 좋습니다. 창유리의 유리 형성 능력은 우리가 알고 있는 최고의 유리 형성제 중 하나입니다.”라고 이번 연구의 주 저자이자 화학 및 화학 공학과 박사 과정 학생인 Sandra Hultmark가 말했습니다.
제품 수명 연장 및 자원 절약
보다 안정적인 유기 유리를 위한 중요한 응용 분야는 OLED 스크린과 같은 디스플레이 기술과 유기 태양 전지와 같은 재생 에너지 기술입니다.
“OLED는 발광 유기 분자의 유리층으로 구성됩니다. 더 안정적이라면 OLED의 내구성이 높아지고 궁극적으로는 디스플레이의 내구성도 높아질 수 있습니다.”라고 Sandra Hultmark는 설명했습니다.
보다 안정적인 유리의 이점을 누릴 수 있는 또 다른 응용 분야는 약물입니다. 무정형 약물은 더 빨리 용해되므로 섭취시 활성 성분을 빠르게 흡수하는 데 도움이 됩니다. 따라서 많은 약물이 유리 형성 약물 형태를 활용합니다. 약물의 경우 유리체 물질이 시간이 지나도 결정화되지 않는 것이 중요합니다. 유리질 약물의 안정성이 높을수록 약물의 유효기간이 길어집니다.
Christian Müller는 “더 안정적인 유리나 새로운 유리 성형 재료를 사용하면 많은 제품의 서비스 수명을 연장하여 자원과 경제를 절약할 수 있습니다.”라고 말했습니다.
“취성이 매우 낮은 Xinyuanperylene 혼합물의 유리화”가 과학 저널 “Science Advances”에 게재되었습니다.
게시 시간: 2021년 12월 6일