Європейські вчені розробили інноваційний метод модифікації структури скла безпосередньо під час його плавлення. Додавання спеціальної органічної молекули відкриває шлях до створення унікальних матеріалів.
Міжнародна команда дослідників із провідних університетів Німеччини та Великої Британії здійснила прорив у матеріалознавстві, запропонувавши унікальний метод зміни внутрішньої структури скла під час його виготовлення.
Читайте також:
Для сільського господарства та медицини. Науковці з МІТ спростували 20-річну догму й створили нові наноструктури Результати дослідження, опубліковані у виданні Nature Materials, свідчать про те, що додавання специфічних органічних сполук до розплаву дозволяє надавати матеріалам небачених раніше магнітних та оптичних властивостей.
Традиційно скло утворюється внаслідок швидкого охолодження рідини, коли атоми фіксуються в невпорядкованому стані. Досі вчені здебільшого залежали від початкового хімічного складу матеріалів. Однак дослідники знайшли спосіб хімічно модифікувати структуру так званих металоорганічних каркасних сполук (МОКС)
безпосередньо в процесі їхнього виробництва.
Ключовим елементом нової технології стала молекула 1,10-фенантроліну. При додаванні до вихідних матеріалів перед нагріванням вона виконує дві критично важливі функції одночасно. По-перше, вона діє як флюс, суттєво знижуючи температуру плавлення. Це запобігає руйнуванню чутливих структур та утворенню шкідливих побічних продуктів чи домішок, які заважають, наприклад, точному вимірюванню магнітних властивостей у склі, що містить кобальт. По-друге, ця молекула виступає як активний хімічний агент: вона безпосередньо зв’язується з металевими центрами й частково витісняє наявні зв’язки, збільшуючи кількість сусідніх атомів навколо кожного атома металу.
За допомогою складних методів аналізу, зокрема рентгенівської абсорбційної спектроскопії, вчені довели, що локальне оточення атомів металу суттєво змінюється. Регулюючи кількість фенантроліну, дослідники можуть контролювати ступінь цих перетворень. Такий підхід перетворює звичайний проміжний стан розплаву на реакційний простір для програмування властивостей майбутнього матеріалу.
Універсальність цієї методики відкриває величезні перспективи для розробки передових оптичних пристроїв, хімічних каталізаторів, газових датчиків, акумуляторів і новітніх систем зберігання енергії. Новий підхід долає обмеження традиційного виробництва скла та надає інженерам інструмент для створення матеріалів із заданими характеристиками на атомному рівні.
Читайте також:
Новий матеріал для квантової фізики. У Південній Кореї створили надтонку ґратку Кагоме для вивчення незвичних станів матерії
