Самый неуловимый цвет в химии может вас удивить!
Ответ — «идеальный красный», и его открытие может стоить миллиарды долларов.
Видеть цвет в природе — одно дело. Воссоздать его искусственно — совсем другое, зачастую очень сложное.
Практически всё, что создаёт человек, имеет определённый цвет благодаря искусственным пигментам — химическим соединениям, которые отражают свет определённой длины волны. Но со временем химические связи разрушаются, и цвет может терять яркость. Для обычной краски это не проблема, но для высококачественных продуктов (например, для кузова автомобилей Ferrari) предотвращение потери цвета становится серьёзной задачей.
Особенно сложно в химии получить яркий и долговечный красный цвет из-за особенностей строения молекул. Поэтому самым труднодостижимым цветом искусственных пигментов считается идеальный красный — оттенок, который не выцветает со временем и устойчив к внешним воздействиям.
Материалиста Мас Субраманьян (Mas Subramanian) из Университета Орегона, который ранее открыл новый тип синего пигмента, теперь пытается создать такой идеальный красный оттенок. Многие компании считают, что тот, кто найдёт такой пигмент, может стать миллиардером.
Химия оттенков
Цвет возникает из взаимодействия света с электронами в молекулах. Когда свет попадает на поверхность, он возбуждает электроны, заставляя их перемещаться на более высокий энергетический уровень. Именно это определяет, какие длины волн света будут поглощаться, а какие отражаться — то есть какой цвет мы видим.
Для получения нужного цвета важно не только наличие определённого элемента, но и его атомная структура. Например, из хрома с разной структурой получают и зелёный цвет изумруда, и красный цвет рубина.
Хитрость химика
Субраманьян прославился открытием пигмента YInMn Blue — возможно, одного из самых близких к «идеальному» синему (он близок к чистому синему цвету #0000ff). Этот пигмент имеет необычную асимметричную кристаллическую структуру, что ослабляет квантовые ограничения на переходы электронов между уровнями энергии.
Такие открытия имеют большое практическое значение: по словам вице-президента Института цвета Pantone, правильная химия позволяет производителям создавать нужные оттенки на самых разных материалах — от шелка до бумаги.
Пигмент стоимостью в миллиарды
Красный цвет был широко использован в живописи с самых древних времён, но ни один из существующих искусственных красных пигментов нельзя назвать «идеальным»: органические красные пигменты химически лабильны и легко выцветают.
В 2020 году Национальный научный фонд США выделил Субраманьяну грант в $200 000 для поиска решения проблемы. Хотя ему ещё не удалось получить чистый яркий красный, его команда создала несколько оттенков, близких к красному или оранжевому. По словам учёных, переходы электронов между нужными энергетическими уровнями редко приводят к «чистому» яркому красному цвету.
Команда также экспериментировала с добавками в полупроводниках, которые тоже поглощают свет, но пока подходы всё ещё носят экспериментальный характер.
2 минуты
1 марта