A Tel-Aviv Egyetem, a Ben Gurion Egyetem és a Pasadenai Kaliforniai Műszaki Intézet kutatói kifejlesztettek egy olyan üvegfajtát, ami nagyban különbözik az ablakainkat alkotó vagy a poharak és más használati tárgyak alapanyagául szolgáló hagyományos üvegektől és több szempontból is egészen szokatlan tulajdonságokkal rendelkezik. Az üveg szerves anyagból épül fel, képes az önjavításra és elkészítéséhez nincs szükség magas hőmérsékletre sem.

Üvegnek nem csak egy meghatározott anyagot, hanem inkább az anyag egy speciális állapotát nevezzük: azt az állapotot, amelyben a matéria stabil vagyis a mechanikai tulajdonságok szempontjából szilárd anyagként viselkedik, de struktúrájából molekuláris szinten hiányzik a rendezettség, így tulajdonképpen folyadékhoz hasonló. Az üvegek általában szervetlen összetevőkből állnak, amelyeket magas hőmérsékletre hevítenek, majd az olvadékot gyorsan lehűtik, mielőtt még kristályok alakulnának ki benne. Erre azért van szükség, mert a sokkal rendezettebb kristályszerkezetbe való rendeződés energiahatékonyság tekintetében előnyösebb az anyagnak, vagyis a kellő beavatkozás nélkül inkább ezt a formát venné fel - a folyadékszerű, rendezetlen struktúra kulcsa emiatt a gyors hűtés és annak megakadályozása, hogy az atomok a számukra "természetesebb" kristályszerkezetet vegyék fel.

Az új üvegfajta esetében azonban nincs szükség se hevítésre, se hűtésre, egyszerűen szobahőmérsékleten létrehozható az anyag. A üveg nem a szokványos hozzávalókból, tehát kalcium-oxidból, nátrium-karbonátból, kvarcból, bórból és egyéb építőelemekből áll össze, hanem szerves anyagból, peptidekből, amelyek aminosavakból álló rövid polimerek. A kutatók által használt úgynevezett aromás peptidek három tirozin-sort tartalmaznak és a belőle készült porhoz csak vizet kell adni, majd a felesleges folyadék elpárolgása után kialakul az üvegszerkezet. A folyamatban nagy szerepet játszik a nedvesség, illetve a víz mennyisége: ha kevés a nedvesség, az anyag megrepedezik, de kellően magas páratartalmú levegőn a repedések önmaguktól eltűnnek, azaz egyfajta önjavításra is képes az anyag. Ez persze azt is jelenti, hogy érzékeny a környezeti tényezőkre, viszont az előállítása sokkal könnyebb, mint a szokványos üvegeké és több érdekes tulajdonsággal is rendelkezik, ami kiemeli az ismert üvegek sorából. Az anyag olyan jó tapadással bír, hogy kötőanyagként is funkcionál, önmagától enyhén hajlított formába rendeződik, ezért egyszerűen lencsévé formálható és infravörös tartományban is átengedi a fényt, vagyis sokkal átlátszóbb, mint a hagyományos üveg. A kutatók emiatt a potenciális felhasználási területet többek között a műholdak, érzékelők, optikai eszközök alkatrészeként való alkalmazásban látják.

“Az (üvegre jellemző) tulajdonságok nem léteznek a világ semmilyen más üvegében és nagy potenciált rejtenek tudományos és műszaki szempontból - mindezt egyetlen peptidnek, egyetlen kis fehérjedarabnak köszönhetjük.”

- mondta el Ehud Gazit, a Tel-Aviv Egyetem professzora az anyaggal kapcsolatban.

A most felfedezett anyag sok szempontból különleges, de az egyik értékes tulajdonsága, az önjavító jellege nem teljesen egyedülálló, ehhez hasonló képességet ugyanis már korábban is detektáltak üvegszerű anyagban: japán kutatók 2017-ben egy szintén szerves anyagból készült, poliéter-tioureáz amorf polimer esetében detektáltak "öngyógyító" képességet, mikor az anyag darabjait összenyomva azok egybeforrtak. Az önjavítás oka akkor a polimer hidrogén-kötései voltak, amelyek segítették a szétrepedt darabok egyesülését, de a hidrogén-kötések esetében rendhagyó módon rendezetlenek voltak, ezáltal nem hoztak létre kristályos szerkezetet.

(Fotó: Tel-Aviv Egyetem)

Az üveg nem vezeti az áramot, hazai kutatók azonban változtattak ezen Az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói fontos lépést tettek az ultragyors jelfeldolgozás gyakorlati alkalmazásai felé vezető úton, aminek eredménye végül a maiaknál gyorsabb és hatékonyabb mikroelektronikai áramkörök lehetnek.