Pada tanggal 15 Oktober, para peneliti di Universitas Teknologi Chalmers di Swedia telah berhasil menciptakan jenis kaca baru yang sangat stabil dan tahan lama dengan aplikasi potensial termasuk dalam bidang kedokteran, layar digital canggih, dan teknologi sel surya. Studi tersebut menunjukkan bahwa cara mencampurkan beberapa molekul (hingga delapan molekul sekaligus) dapat menghasilkan bahan yang mempunyai kinerja sebaik zat pembentuk kaca terbaik yang dikenal saat ini.
Kaca, juga dikenal sebagai “padatan amorf”, adalah bahan yang tidak memiliki struktur teratur jangka panjang—tidak membentuk kristal. Di sisi lain, bahan kristal adalah bahan dengan pola yang sangat teratur dan berulang.
Bahan yang biasa kita sebut “kaca” dalam kehidupan sehari-hari sebagian besar berbahan dasar silika, namun kaca dapat dibuat dari berbagai bahan. Oleh karena itu, para peneliti selalu tertarik untuk menemukan cara baru untuk mendorong material berbeda membentuk keadaan amorf, yang dapat mengarah pada pengembangan kaca baru dengan sifat yang lebih baik dan aplikasi baru. Penelitian baru yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah “Science Advances” mewakili langkah maju yang penting dalam penelitian ini.
Kini, hanya dengan mencampurkan banyak molekul berbeda, kami tiba-tiba membuka potensi untuk menciptakan material kaca baru dan lebih baik. Mereka yang mempelajari molekul organik tahu bahwa menggunakan campuran dua atau tiga molekul berbeda dapat membantu membentuk kaca, namun hanya sedikit yang berharap bahwa menambahkan lebih banyak molekul akan mencapai hasil yang luar biasa,” tim peneliti memimpin penelitian tersebut. Kata Profesor Christian Müller dari Departemen Kimia dan Teknik Kimia Universitas Ulms.
Hasil terbaik untuk semua bahan pembentuk kaca
Ketika cairan mendingin tanpa kristalisasi, kaca terbentuk, suatu proses yang disebut vitrifikasi. Penggunaan campuran dua atau tiga molekul untuk mendorong pembentukan kaca adalah konsep yang matang. Namun, pengaruh pencampuran sejumlah besar molekul terhadap kemampuan membentuk kaca hanya mendapat sedikit perhatian.
Para peneliti menguji campuran delapan molekul perilena berbeda, yang mana molekul tersebut memiliki kerapuhan yang tinggi—karakteristik ini berkaitan dengan kemudahan bahan tersebut membentuk kaca. Namun pencampuran banyak molekul akan menghasilkan pengurangan kerapuhan yang signifikan dan membentuk pembentuk kaca yang sangat kuat dengan kerapuhan yang sangat rendah.
“Kerapuhan kaca yang kami buat dalam penelitian kami sangat rendah, yang menunjukkan kemampuan pembentukan kaca terbaik. Kami telah mengukur tidak hanya bahan organik tetapi juga polimer dan bahan anorganik (seperti kaca metalik curah). Hasilnya pun lebih bagus dibandingkan kaca biasa. Kemampuan pembentukan kaca pada kaca jendela adalah salah satu pembentuk kaca terbaik yang kami ketahui,” kata Sandra Hultmark, mahasiswa doktoral di Departemen Kimia dan Teknik Kimia dan penulis utama studi tersebut.
Perpanjang umur produk dan hemat sumber daya
Aplikasi penting untuk kaca organik yang lebih stabil adalah teknologi tampilan seperti layar OLED dan teknologi energi terbarukan seperti sel surya organik.
“OLED terdiri dari lapisan kaca molekul organik yang memancarkan cahaya. Jika lebih stabil, hal ini dapat meningkatkan daya tahan OLED dan pada akhirnya daya tahan layar,” jelas Sandra Hultmark.
Aplikasi lain yang mungkin mendapat manfaat dari kaca yang lebih stabil adalah obat-obatan. Obat amorf larut lebih cepat, yang membantu menyerap bahan aktif dengan cepat ketika tertelan. Oleh karena itu, banyak obat yang menggunakan bentuk obat pembentuk kaca. Untuk obat-obatan, sangat penting agar bahan vitreous tidak mengkristal seiring berjalannya waktu. Semakin stabil obat kacanya, semakin lama umur simpan obat tersebut.
“Dengan kaca yang lebih stabil atau bahan pembentuk kaca baru, kami dapat memperpanjang masa pakai sejumlah besar produk, sehingga menghemat sumber daya dan ekonomi,” kata Christian Müller.
“Vitrifikasi campuran Xinyuanperylene dengan kerapuhan sangat rendah” telah dipublikasikan di jurnal ilmiah “Science Advances”.
Waktu posting: 06 Des-2021