_ Cercetătorii avansează în chimia pigmentului cu magenta roșiatice inspirate de lună

Un cercetător de la Universitatea de Stat din Oregon, care a făcut istoria culorilor în 2009, cu un pigment albastru viu, a dezvoltat magenta durabil, roșiatic, inspirat de mineralogia lunară și chimia egipteană antică.

Mas Subramanian, distins profesor de chimie și colaboratori la OSU raportează concluziile studiului în revista Chemistry of Materials.

Noii pigmenți, care ar putea fi folosiți ca acoperiri eficiente din punct de vedere energetic pentru vehicule și clădiri. , se bazează pe crom divalent, Cr2+, și sunt primii care îl folosesc ca cromofor; cromoforii sunt părți ale unei molecule care determină culoarea reflectând unele lungimi de undă ale luminii în timp ce absorb altele.

„Până în prezent, nu s-a raportat niciun mineral de pe Pământ să conțină crom în stare divalentă ca unul dintre componente”, a spus Subramanian, profesor Milton Harris de Știința Materialelor la Colegiul de Științe OSU. „Cu toate acestea, analiza probelor de minerale lunare colectate din misiunile Apollo a arătat apariția cromului în stare divalentă.”

Cromul divalent are același număr de electroni nepereche ca și manganul trivalent, cromoforul responsabil pentru intensitatea intensă. culoarea YInMn albastru, pe care echipa lui Subramanian a descoperit-o acum 15 ani. Compania Shepherd Color a licențiat YInMn albastru pentru utilizare într-o gamă largă de acoperiri și materiale plastice și a inspirat, de asemenea, o nouă culoare de creion Crayola: Bluetiful.

Când a fost descoperit YInMn albastru, cercetătorii au experimentat cu noi materiale care ar putea fi utilizate în aplicații electronice și a amestecat oxidul de mangan - care este de culoare neagră - cu alte substanțe chimice, apoi le-a încălzit într-un cuptor la aproape 2.400 de grade Fahrenheit.

Una dintre probele lor s-a dovedit a fi un albastru strălucitor, numit albastru YInMn după elementele componente ytriu, indiu și mangan. A fost prima descoperire a pigmentului albastru din două secole și un progres uriaș în ceea ce privește siguranța și durabilitatea, precum și vioitatea.

În noul studiu, Subramanian, asociatul de cercetare Jun Li și studenta absolventă Anjali Verma au fost inspirate de cuprul divalent care servește ca un cromofor în albastru egiptean, care este primul pigment sintetic cunoscut din lume și datează de acum peste 5.000 de ani.

Cercetătorii au înlocuit cuprul divalent din albastru egiptean cu crom divalent, ceea ce a condus la pigmenți durabili, magenta roșiatici. Pentru a stabiliza cromul divalent de pe Pământ, cercetătorii au menținut temperaturi ridicate, de aproape 2.500 de grade Fahrenheit, sub vid înalt în timpul sintezei care a pornit de la crom metal, trioxid de crom și alte substanțe chimice.

„Majoritatea celor de culoare magenta. Pigmenții folosiți astăzi sunt substanțe chimice organice și suferă de probleme de stabilitate atunci când sunt expuși la razele ultraviolete și la căldură de la soare, deoarece pot rupe legăturile chimice organice”, a spus Subramanian. „Pigmenții magenta anorganici sunt rari și majoritatea necesită o cantitate semnificativă de săruri de cobalt, care sunt periculoase atât pentru oameni, cât și pentru mediu.”

Pigmenții magenta dezvoltați de cercetătorii OSU sunt inerți termic și chimic din cauza lor ridicată. temperatura de preparare și rămân nealterate structural și optic la expunerea la acid și alcali, notează autorii.

În plus, spre deosebire de pigmenții care conțin cobalt, pigmenții magenta pe bază de crom reflectă foarte mult căldura de la soare - ceea ce înseamnă că au o proprietate de răcire care ar duce la economii de energie pentru mașini și structuri acoperite cu ele.

„Majoritatea pigmenților sunt descoperiți întâmplător”, a spus Subramanian. „Motivul este că originea culorii unui material depinde nu numai de compoziția chimică, ci și de aranjarea complicată a atomilor în structura cristalină. Așa că cineva trebuie să realizeze materialul mai întâi într-un laborator, apoi să studieze structura lui cristalină. pentru a explica în detaliu culoarea”.

În ciuda progreselor recente în teoriile mecanicii cuantice și în metodele computaționale, prezicerea unei structuri cristaline care va produce un pigment anorganic intens de culoarea dorită este încă evazivă, a adăugat el.

„Am primit noroc pentru prima dată cu YInMn blue, iar acum venim cu câteva principii fundamentale de proiectare structurală chimică și cristalină pentru a crea în mod rațional noi pigmenți”, a spus el.

„Determinarea ingredientelor structurale cheie necesare pentru a crea vii. Culorile ar trebui să permită timpi mai scurti între descoperirile de pigmenți, știința nu urmează întotdeauna o cale prescrisă, dar explorăm pigmenți cu crom divalent ca cromofor în diverse medii de coordonare în structuri cristaline ale diferiților compuși anorganici.”

(Fluierul)