1662
Скло зазвичай отримують простим принципом: матеріал плавлять, а потім швидко охолоджують, щоб атоми не встигли вибудуватися в регулярний кристал. Дослідники з Німеччини та Оксфорда показали, що сам момент плавлення можна перетворити на хімічний етап програмування матеріалу. Додавання молекули 1,10-phenanthroline не просто знижує температуру плавлення, а перебудовує зв’язки навколо металевих атомів і дозволяє точно налаштовувати магнітні та оптичні властивості майбутнього скла.
Робота стосується glass derived from metal-organic frameworks, або MOF glasses.
MOF — це каркасні матеріали, де металеві центри з’єднані органічними молекулами. У кристалі вони мають регулярну структуру, але частину таких каркасів можна розплавити й перетворити на аморфне скло.
Проблема в тому, що багато MOF-матеріалів розкладаються ще до того, як досягають потрібної температури плавлення.
Команда використала phenanthroline як co-ligand, який виконує одразу дві функції.
По-перше, він працює як flux і знижує температуру, потрібну для плавлення.
По-друге, молекула безпосередньо зв’язується з металевими центрами й частково витісняє попередні зв’язки.
Саме ця друга функція є головною новизною. Добавка не залишається пасивним наповнювачем, а хімічно перебудовує скло, поки воно перебуває в рідкому стані.
Учені описують це як зміну coordination environment — кількості та геометрії сусідів навколо конкретного атома металу.
Phenanthroline зв’язується з центрами сильніше, тому навколо них з’являється інша локальна структура.
Ступінь перебудови можна контролювати кількістю доданої молекули.
На кобальтовмісних матеріалах нижча температура плавлення також запобігала появі небажаних продуктів термічного розкладу.
Це особливо важливо для магнітних вимірювань, тому що домішки можуть створювати власний сигнал і маскувати справжні властивості скла.
Звичайна рентгенівська дифракція мало допомагає в аморфному матеріалі, де немає регулярної кристалічної решітки.
Тому дослідники використали X-ray absorption spectroscopy, щоб побачити безпосереднє оточення атомів кобальту.
Вимірювання показали, що oxidation state металу не змінився, але геометрія зв’язків навколо нього перебудувалася саме так, як передбачала модель.
Підхід перевірили не лише на одному типі MOF, а й на carboxylate-based framework structures.
Автори вважають, що розплав тепер можна розглядати не як пасивний проміжний стан, а як «реакційний простір», у якому програмують майбутню структуру скла.
Такі матеріали можуть знайти застосування в каталізі, сенсорах, оптоелектроніці, газовому зберіганні й батареях, де важливо одночасно контролювати механічні, оптичні, магнітні та хімічні властивості.
https://phys.org/news/2026-08-molecular-door-generation-glass.html
