Theo một nghiên cứu của các nhà khoa học bang Penn, Mỹ, cho thêm xeri ôxit vào thủy tinh phốt phát thay vì thủy tinh silicate thường được sử dụng có thể khiến cho thủy tinh ngăn bức xạ tia tử ngoại và tăng khả năng chống tổn thương bức xạ trong khi vẫn không đổi màu. Loại thủy tinh phốt phát có chứa xeri này có thể có các ứng dụng thương mại để sử dụng làm cửa sổ, kính mắt và pin mặt trời.

        Xeri tồn tại ở hai trạng thái trong thủy tinh: xeri (III) và xeri (IV), cả hai trạng thái đều hấp thụ mạnh tia tử ngoại. Trong nhiều năm, xeri đã làm phụ gia cho thủy tinh silicat để nâng cao công suất hấp thụ tia tử ngoại của nó. Vấn đề rắc rối là thủy tinh silicat chỉ có thể hòa tan một lượng xeri nhất định trước khi nó trở nên bão hòa và không thể hòa tan nhiều hơn. Ngoài ra, với mật độ cao của xeri, thủy tinh silicat trở thành màu vàng, một tính chất không mong muốn đối với những đồ vật như cửa sổ hoặc kính mắt.

        Thủy tinh phốt phát có một cấu trúc linh hoạt hơn so với thủy tinh silicat, cho phép tích hợp các tỷ lệ xeri cao hơn trước khi nó bắt đầu đổi màu. Nhóm nghiên cứu do nhà nghiên cứu Jen Rygel đứng đầu đã tổng hợp và so sánh 11 loại thủy tinh có các nồng độ xeri, nhôm, phốt pho và silica khác nhau. Họ nhận thấy, có thể chế tạo thủy tinh phốt phát với lượng xeri ôxit gấp 16 lần so với thủy tinh silicat trong khi vẫn duy trì được khả năng giữ màu và hấp thụ tia tử ngoại. Bí quyết của họ là các mạng liên kết khác nhau của silica và phốt pho hình thành nên khi được tạo thành thủy tinh.

        Theo nhóm nghiên cứu, một lý giải cho nguyên nhân tại sao thủy tinh phốt phát có thể tích hợp nhiều xeri hơn thủy tinh silicat mà không trở thành màu vàng có thể là do các phạm vi hấp thụ của hai trạng thái, xeri III và xeri IV, bị thay đổi để hấp thụ ít tia xanh da trời hơn ở thủy tinh phốt phát.

        Để tổng hợp loại thủy tinh này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp có tên là bay hơi nồi nung hở. Các vật liệu thô như chất hút ẩm (phosphorus pentoxide), nhôm phốt phát, xeri phốt phát và silicon điôxit được kết hợp lại trong một nồi hơi và nung nóng trong một lò luyện nhiệt độ cao tới nhiệt độ 3000 độ F làm nung chảy các chất thành chất lỏng. Sau khi các chất đều chảy lỏng, nhóm nghiên cứu sẽ lấy ra khỏi lò và rót dung dịch vào trong một khuôn graphit. Sau đó, thủy tinh được làm lạnh dần để nó không bị nứt vỡ do ứng suất nhiệt. Phụ gia Xeri không chỉ ngăn cản tia tử ngoại mà còn làm tăng mức độ chống thương tổn bức xạ từ tia X và tia Gama của nó bằng cách giữ lại các electron tự do. Các cơ chế được nhóm đề xuất đối với khả năng ngăn cản bức xạ của xeri đều dựa trên hai trạng thái của xeri và tỉ lệ của chúng trong thủy tinh. Để xác định tỉ lệ này, sử dụng kính quang phổ điện tử, Rygel đã xác định được tỷ lệ của hai trạng thái xeri trong thủy tinh. Bà nhận thấy loại thủy tinh mới này chứa tới xấp xỉ 95% xeri III.

        Hiện, công trình nghiên cứu này đang được Quỹ Khoa học Quốc gia và Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không Quân của Mỹ tài trợ.

(Theo Vista)