Znanstvenici su razvili novu boju koja štedi energiju, odbija toplinu, dolazi u bilo kojoj boji i koja bi mogla trajati stoljećima. To je također i najlakša boja ikad stvorena, a znanstvenici su za njezino stvaranje povukli inspiraciju iz leptirovih krila.
Plazmonska boja
Nova čudesna boja nije napravljena od pigmenta, kao regularne boje, već se stvara strukturno kroz raspored nanočestica. Znanstvenici je nazivaju 'plazmonskom bojom'. Na temelju njihovih proračuna, bilo bi potrebno samo 1,4 kilograma plazmonske boje za prekrivanje čitave površine Boeinga 747. Za usporedbu, bilo bi potrebno najmanje 454 kilograma regularne boje za isti zadatak. Isto tako, ta bi boja mogla značajno smanjiti količinu stakleničkih plinova potrebnih za let.
Nova boja stvorena je zasad samo u laboratoriju, tako da je zapravo još daleko od masovne proizvodnje. Znanstvenici su je ipak već napravili u raznim bojama, koristeći tehnike koje se lako mogu povećati na industrijsku razinu, što je njihov idući korak.
Čudesne karakteristike
Veliki motiv za izlazak ove boje na tržište jest taj što ona također može pomoći u održavanju struktura hladnijima, jer njezina struktura reflektira infracrveni spektar, tako da apsorbira manje topline. Znanstvenici tvrde da površine ispod te nove boje ostaju 13 do 16 stupnjeva Celzija hladnije, nego što bi bile da su prekrivene običnom komercijalnom bojom.
Preko 10 posto ukupne električne energije u SAD-u odlazi na korištenje klima uređaja. Razlika temperature koju obećava plazmonska boja dovela bi do značajnih ušteda energije. Korištenje manje električne energije za hlađenje također bi smanjilo emisije ugljičnog dioksida, smanjujući globalno zagrijavanje, kaže nanoznanstvenik Debashis Chanda sa Sveučilišta Centralne Floride i voditelj znanstvenog tima koji je napravio novu boju.
Nanočestice, a ne pigmenti
Kao što je spomenuto, plazmonska boja koristi nanočestice, ali dvaju bezbojnih materijala – aluminija i aluminijevog oksida. Njihovim raspoređivanjem na različite načine na aluminijskom zrcalu obloženom oksidom moguće je kontrolirati kako se svjetlost raspršuje, reflektira ili apsorbira. Sličan proces odgovoran je i za bogate boje leptirovih krila.
Raspon boja i nijansi u prirodnom svijetu je zadivljujući, od šarenog cvijeća, ptica i leptira do podvodnih stvorenja poput riba i glavonožaca. Strukturalna boja služi kao primarni mehanizam za stvaranje boje u nekoliko izuzetno živih vrsta gdje geometrijski raspored tipično dva bezbojna materijala proizvodi sve boje. S druge strane, s ljudskim pigmentom, potrebne su nove molekule za svaku prisutnu boju, naglašava Chanda.
Strukturna boje je ono što je čini tako laganom, a pri debljini od samo 150 nanometara, ona postiže punu boju, što je čini najlakšom bojom dosad napravljenom.
Proces stvaranja plazmonske boje
U studiji, koja je objavljena u časopisu Science Advances, znanstvenici su stvorili strukturnu boju pomoću isparivača elektronske zrake, koji zagrijava tvar visoko kontroliranom brzinom. Ovo kontrolirano isparavanje omogućuje malim nakupinama aluminijskih nanočestica da se same okupe, jer atomi aluminija se više privlače jedni drugima nego oksidna podloga na kojoj rastu, pa se prirodno skupljaju. Podešavanjem tlaka i temperature isparivača elektronske zrake, tim može stvoriti strukture koje odražavaju različite boje.
Ključno je da ovaj proces, kontroliran tlakom i temperaturom, osigurava visoku ponovljivost na širokim područjima u jednom koraku, smanjujući troškove proizvodnje i omogućujući proizvodnju velikih razmjera, piše autori studije.
Može trajati stoljećima?
Također kombinirali svoje strukturne ljuskice boje s komercijalnim vezivom, što znači da bi boja u teoriji mogla trajati stotinama godina.
Normalna boja blijedi jer pigment gubi sposobnost upijanja fotona. Ovdje nismo ograničeni tim fenomenom. Jednom kada nešto obojimo strukturnom bojom, to bi trebalo ostati stoljećima, kaže Chanda.
Ipak, dug je put do komercijalne upotrebe plazmonske boje.
Konvencionalna pigmentna boja izrađuje se u velikim postrojenjima u kojima mogu proizvesti tisuće litara boje. U ovom trenutku, osim ako ne prođemo kroz proces proširenja, još uvijek je skupo proizvoditi plazmonsku boju u znanstvenom laboratoriju, ističe na kraju Chanda.
Izvor: Science Alert
