Naukowcy z Florydy zainspirowani skrzydłami motyla stworzyli nowy rodzaj farby. Zamiast koloru uzyskiwanego na bazie pigmentu, co wymaga sztucznie syntetyzowanych cząsteczek, badacze opracowali alternatywny sposób produkcji wielobarwnych farb. Nowa farba jest przyjazna dla środowiska i przy okazji jest najlżejszą farbą, jaka kiedykolwiek powstała.
Każde malowanie kojarzy nam się z koniecznością dokonania zakupu sporej ilości wiader lub puszek farby, które oczywiście mają swoją wagę. A gdyby tak znalazła się dla nich o wiele "lżejsza" alternatywa? Temat podjęli naukowcy i wygląda na to, że odnieśli na tym polu olbrzymi sukces.
Opis i rezultaty badań naukowców z University of Central Florida ukazały się na łamach pisma "Science Advances" (DOI: 10.1126/sciadv.adf7207).
Farba plazmoniczna
Dla przypomnienia: tradycyjne farby produkowane są przy wykorzystaniu bądź to organicznych, bądź też nieorganicznych pigmentów. Szczególnie te sztuczne produkowane są na masową skalę. W celu uzyskania odpowiednich kolorów oraz ich odcieni używa się w nich różnych tlenków metali. Największym problemem w tym kontekście jest to, że uzyskanie praktycznie każdego koloru wymaga zastosowania innych materiałów. Wyprodukowanie zatem całej linii kolorów to naprawdę żmudna praca.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
Gala Solve for Tomorrow
A gdyby tak udało się w jakiś sposób uprościć cały ten proces? Tylko w jaki sposób można byłoby to zrobić? Naukowcy postanowili w tym celu sięgnąć do natury i przyjrzeć się, w jaki sposób bez wykorzystania potężnej ilości barwników jest w niej możliwe stworzenie tak niesamowitych kompozycji kolorystycznych. W efekcie uzyskano coś, co naukowcy nazwali farbą plazmoniczną. Zamiast pigmentów wykorzystano w niej bezbarwne aluminium oraz tlenek aluminium. Skąd jednak w takim razie bierze się w niej kolor?
Właściwości nowej farby
Kluczem do odpowiedzi na postawione pytanie okazują się być struktury geometryczne zastosowanego materiału. Na każdą z nich światło "reaguje" w inny sposób i to właśnie tą metodą uzyskujemy różne kolory. W przypadku tradycyjnej farby to pigmentowy barwnik kontroluje to, w jakiś sposób światło jest absorbowane. Farba plazmoniczna uzyskuje kolor poprzez to, jak światło zachowuje się w kontakcie z nią – jak jest odbijane, pochłaniana czy rozpraszane w oparciu właśnie o wspomniane nanostruktury geometryczne.
Co ważne, poprzez wyeliminowanie potrzeby zastosowania sztucznych barwników uzyskujemy o wiele bardziej ekologiczny produkt końcowy.
Okazuje się jednak, że plazmoniczna farba ma dla nas jeszcze jedną niespodziankę. Otóż odbija ona całe spektrum promieniowania podczerwonego. Jaka z tego korzyść? Farba plazmoniczna dzięki temu nie nagrzewa się tak, jak tradycyjna farba. A co za tym idzie, również i pokryta nią powierzchnia pozostaje chłodniejsza. Możliwości, jakie otwiera ta jej właściwość wydają się zatem olbrzymie. Zresztą farba ta jest też o wiele trwalsza, ponieważ w przeciwieństwie do tej tradycyjnej nie niszczą jej tak promienie słoneczne.
Najlżejsza farba na świecie
Ale to w dalszym ciągu nie koniec superlatywów, w jakich można wyrażać się o tej farbie. Podczas gdy w przypadku tradycyjnej farby, dla uzyskania właściwego nasycenia koloru zaleca się nałożenie przynajmniej 9-milimetrowej warstwy, w przypadku farby plazmonicznej, aby otrzymać właściwą barwę wystarczy zaledwie około 150 nanometrów.
Oszczędność w kontekście potrzebnej ilości jest więc olbrzymia. Dla uzmysłowienia z jak dużą różnicą mamy do czynienia jeden z badaczy wspomniał, że o ile do pomalowania całego Boeinga 747 potrzebowalibyśmy tylko 1,3 kilograma farby plazmonicznej, to farby tradycyjnej musielibyśmy zużyć aż 454 kilogramy!
Jedynym póki co mankamentem tej farby pozostaje niestety jej koszt produkcji. I to właśnie na tym w następnym kroku zamierzają się skupić naukowcy.
Źródło: IFLScience, Science Alert, fot. Pexels