I ricercatori della Pennsylvania State University hanno trovato una nuova classe di vetro in metallo e composti organici. Questo nuovo vetro ha migliori caratteristiche meccaniche e ottiche se confrontato con più di 50 tipi diversi di vetri convenzionali.
Gli scienziati hanno chiamato la loro ricerca ZIF-62. Il nuovo tipo di vetro ha la stessa struttura atomica del normale vetro, che si forma intorno agli atomi di zinco anziché agli atomi di silicio.
Il nuovo vetro si forma più rapidamente ed è molto più flessibile di un normale vetro. Il vetro è un liquido presente come pseudo-solido a temperature normali. Generalmente viene creato surriscaldando le materie prime e raffreddandole in modo che formino una struttura amorfa che non è uniforme in tutto il solido.
Una delle caratteristiche principali del vetro è la superficie liscia. L'atto di bilanciamento di un materiale che elude la produzione cristallina e crea un solido amorfo è chiamato Glass-Forming Ability (GFA).
Il team di ricerca di Penn dichiara che ZIF-62 ha superato il GFA di molti materiali in vetro esistenti. A differenza del convenzionale vetro di silice con silicio al centro e composti inorganici che lo circondano, il nuovo vetro ha un atomo di zinco circondato da due composti organici, il benzimidazolato e l'imidazolato per creare un quadro metallico-organico (MOF).
I ricercatori hanno anche scoperto che aumentando la quantità di benzimidazolato, ha aumentato ulteriormente il suo GFA.
La struttura metallo-organica è la base per nuovi materiali in vetro come ZIF-62. Gli scienziati hanno notato che il MOF aggiunge un numero più quantificabile all'indice di capacità di formazione del vetro.
L'indice di capacità di formazione del vetro è il rapporto tra la temperatura di transizione vetrosa (diversa dalla transizione di congelamento) e la temperatura di fusione. È usato per identificare le migliori materie prime per creare il vetro.
Gli scienziati sono stati in grado di verificare che ZIF-62 ha un indice di viscosità molto elevato rispetto ad altri vetri (inorganici, organici o metallici). Grazie alla sua maggiore flessibilità, il nuovo vetro struttura metallo-organico potrebbe essere un'alternativa migliore per l'uso in cavo a fibre ottiche per Internet ad alta velocità e altre varie applicazioni quali finestre infrangibili o tecnologia touchscreen flessibile.
Tuttavia, ci sono ancora alcuni problemi di produzione. Devono essere sintetizzati per primi. I composti organici richiedono un solvente chiamato N, N'-dimetilformammide da sciogliere e deve essere miscelato con nitrato di zinco idrato. Dopo la preparazione della soluzione, deve essere riscaldato a circa 427 ° C (700 K) per un lungo periodo di tempo e la temperatura non dovrebbe aumentare più di 527 ° C (800 K), altrimenti la materia prima inizia a volatilizzarsi e diventare vapori.
Il team di ricerca sta cercando un modo economico e scalabile per la produzione commerciale del nuovo vetro. Fino ad ora, hanno solo analizzato le caratteristiche meccaniche e ottiche del nuovo vetro.
"Questa famiglia di vetri è così nuova che, mentre abbiamo determinato la sua capacità di formazione del vetro e alcune altre proprietà, non abbiamo completamente caratterizzato tutte le sue proprietà materiali"
ha affermato John C. Mauro, co-autore di uno studio.
"C'è anche bisogno di una ricerca su come ottimizzare questo processo per la produzione."
Il successo del vetro a base di zinco ha incoraggiato i ricercatori a lavorare con vetri a base di cobalto e altri.