Марк Эдиджер (Mark Ediger) и его коллеги из университета Висконсина (University of Wisconsin-Madison) создали так называемое суперстабильное стекло, в котором молекулы гораздо более упорядочены, чем в стекле обычном.
Степень организации молекул — это то, что отличает стёкла (аморфные структуры) от структур кристаллических (металлов, например).
По мере остывания жидкого стекла молекулы в нём занимают свои места «как придётся», являя собой настоящий хаос. В противовес этому, в кристаллических структурах молекулы выстроены, словно солдаты на плацу.
То, что создали исследователи из Висконсина, — ещё не кристалл, но уже и не обычное стекло. Оно по-прежнему аморфно, но молекулы в нём намного более упорядочены, чем в традиционном стекле. А это привело к тому, что новое стекло получилось необычайно прочным и стабильным.
Для его изготовления авторы применили не обычный метод производства стекла (расплавление состава и медленное его остывание, вплоть до затвердевания), а так называемое «осаждение пара».
Они нагревали стекло до испарения, а затем позволяли его молекулам конденсироваться на холодной подложке.
В этот момент на ней образовывалась очень тонкая плёнка жидкого стекла. Затем процесс повторяли многократно, нанося слой за слоем. Потом весь этот «слоёный пирог» окончательно застывал.
Полученный материал оказался настолько необычным, что, по словам Эдиджера, «потребовался год, чтобы понять, что происходит». Учёный подсчитал: для того, чтобы получить аналогичное по свойствам стекло обычным способом, надо медленно остужать его расплав в течение 10 тысяч лет.
А при новом методе будет достаточно 1 часа.
Правда, получать таким способом оконные или даже автомобильные стёкла никто не будет. Речь идёт о стёклах маленьких размеров, предназначенных для использования в специфических областях.
Кроме того, авторы работы говорят о применении этого же метода при производстве лекарственных препаратов.
Определённые соединения фармацевтического назначения также могут образовывать кристаллы или стёкла (аморфные структуры) в зависимости от параметров процесса охлаждения.
И вот тут-то сверхжёсткий контроль над степенью упорядоченности молекул, который обеспечивает новый метод, может оказаться неоценимым: слишком нестабильные соединения не могут долго храниться, а слишком стабильные — не будут растворяться в организме.
Для примера команда Эдиджера воспроизвела в виде суперстабильного стекла противовоспалительный препарат индометацин.