J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1435-1444. Metastabilty and Instabilty

J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1435-1444.
Metastabilty and Instabilty of Organic Crystalline Substances
Stanislaw L. Randzio and Andrzej Kutner
Istotą tej publikacji jest wyjaśnienie mechanizmu przejścia fazowego kryształ-szkło
poprzez t. zw. topnienie wirtualne. Przejście kryształ-szkło zaliczane jest do t. zw.
paradoksów termodynamicznych i dotychczas jego mechanizm nie został poznany. W obecnej
pracy wykonano z bardzo dużą rozdzielczością pomiary tranzycjometryczne stanów
energetycznych dwu polimorfów maleinianu roziglitazonu i wykazano, że obydwie struktury
krystaliczne znajdują się w stanach metastabilnych. Z rejestrów tranzycjometrycznych
wynika, że przy bardzo powolnym wymuszeniu temperaturowym (0,1 – 2,5 mK/s) następuje
lokalne (wirtualne) topnienie, które z kolei uwalnia naprężenia, dodaje energii kinetycznej i
cała próbka przechodzi do stanu szklistego tracąc całkowicie strukturę krystaliczną. Jest to
możliwe, bo temperatura wirtualnego topnienia badanych substancji jest mniejsza od ich
temperatury przejścia szklistego i stan szklisty jest najbliższym stanem o mniejszej entropii na
drodze do równowagowej struktury krystalicznej badanej substancji, która
najprawdopodobniej nie została jeszcze poznana. Zbadane przez nas przejście kryształ-szkło
jest zatem normalnym zjawiskiem fizycznym zachodzącym pomiędzy dwoma stanami
nierównowagowymi, metastabilną fazą krystaliczną i gęstą fazą szklistą, zachodzącym
poprzez lokalny proces topnienia wirtualnego. Przeprowadzając te badania dla substancji o
dużym znaczeniu farmaceutycznym (nowa generacja leków przeciwcukrzycowych)
wykazaliśmy jednocześnie, jak bardzo takie badania są istotne przy wyznaczaniu stabilności
termodynamicznej krystalicznych składników leków.