據(jù)外媒報(bào)道，受月球礦物學(xué)和古埃及化學(xué)的啟發(fā)，俄勒岡州立大學(xué)（Oregon State University）研究人員開發(fā)出持久的洋紅色顏料，可用作車輛和建筑物的節(jié)能涂料。
圖片來源：俄勒岡州立大學(xué)
俄勒岡州立大學(xué)杰出化學(xué)教授Mas Subramanian和合作者已將相關(guān)論文發(fā)表于期刊《Chemistry of Materials.》。這種新型顏料以二價(jià)鉻Cr2+為基礎(chǔ)，并且是第一個(gè)將其用作發(fā)色團(tuán)的顏料，其中發(fā)色團(tuán)是分子的一部分，通過反射某些波長的光同時(shí)吸收其他波長來確定顏色。
俄勒岡州立大學(xué)理學(xué)院材料科學(xué)Milton Harris教授Subramanian表示：“迄今為止，還沒有報(bào)道稱地球上的礦物含有二價(jià)態(tài)鉻。然而，對(duì)阿波羅任務(wù)收集的月球
二價(jià)鉻具有與三價(jià)錳相同數(shù)量的不成對(duì)電子，三價(jià)錳是Subramanian團(tuán)隊(duì)15年前發(fā)現(xiàn)的YInMn藍(lán)的發(fā)色團(tuán)。Shepherd Color Company授權(quán)YInMn藍(lán)用于各種涂料和塑料，甚至還啟發(fā)了新的Crayola蠟筆顏色：Bluetiful。
當(dāng)YInMn藍(lán)被發(fā)現(xiàn)時(shí)，研究人員一直在試驗(yàn)可用于電子應(yīng)用的新材料，并將氧化錳（黑色）與其他化學(xué)品混合，然后在熔爐中將其加熱到近2,400華氏度。研究的其中一個(gè)樣品呈亮藍(lán)色，以組成元素釔、銦和錳命名為YInMn藍(lán)。這是兩個(gè)世紀(jì)以來第一個(gè)藍(lán)色顏料的發(fā)現(xiàn)，在安全性、耐用性以及鮮艷度方面取得了巨大進(jìn)步。
在這項(xiàng)新研究中，Subramanian、助理研究員Jun Li和研究生Anjali Verma正是受到埃及藍(lán)中作為發(fā)色團(tuán)的二價(jià)銅的啟發(fā)，埃及藍(lán)是世界上第一種已知的合成顏料，其歷史可以追溯到5000多年前。
研究人員用二價(jià)鉻取代了埃及藍(lán)中的二價(jià)銅，從而產(chǎn)生了耐用的洋紅色顏料。為了穩(wěn)定地球上的二價(jià)鉻，研究人員在從金屬鉻、三氧化鉻和其他化學(xué)品開始合成過程中，在高真空下維持了近2,500華氏度的高溫。
“當(dāng)今使用的大多數(shù)洋紅色顏料都是有機(jī)化學(xué)品，當(dāng)暴露在紫外線和太陽熱量下時(shí)，它們因?yàn)槠茐挠袡C(jī)化學(xué)鍵而出現(xiàn)穩(wěn)定性問題，”Subramanian表示?！盁o機(jī)洋紅色顏料很罕見，大多數(shù)都需要大量的鈷鹽，這對(duì)人類和環(huán)境都有害。”
作者指出，俄勒岡州立大學(xué)研究人員開發(fā)的洋紅色顏料由于制備溫度高而具有熱和化學(xué)惰性，并且在暴露于酸和堿時(shí)結(jié)構(gòu)和光學(xué)上保持不變。
此外，與含鈷顏料不同，鉻基洋紅色顏料能夠高度反射來自太陽的熱量，這意味著它們具有冷卻特性，可以為汽車和結(jié)構(gòu)節(jié)省能源。
“大多數(shù)顏料都是偶然發(fā)現(xiàn)的，”Subramanian表示?！霸蚴?，材料顏色的來源不僅取決于化學(xué)成分，還取決于晶體結(jié)構(gòu)中原子的復(fù)雜排列。因此，必須先在實(shí)驗(yàn)室中制造材料，然后徹底研究其晶體結(jié)構(gòu)以解釋顏色?！?/p>
Subramanian補(bǔ)充說，盡管量子力學(xué)理論和計(jì)算方法最近取得了進(jìn)展，但預(yù)測能夠產(chǎn)生所需顏色的濃烈無機(jī)顏料的晶體結(jié)構(gòu)仍然難以實(shí)現(xiàn)。“我們第一次很幸運(yùn)地獲得了YInMn藍(lán)，現(xiàn)在我們正在提出一些基本的化學(xué)和晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，以合理地創(chuàng)造新的顏料。”
Subramanian表示：“確定產(chǎn)生鮮艷色彩所需的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)成分應(yīng)該可以縮短顏料發(fā)現(xiàn)之間的時(shí)間?？茖W(xué)并不總是遵循規(guī)定的路徑，但我們正在探索在各種無機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)的不同配位環(huán)境中以二價(jià)鉻作為發(fā)色團(tuán)的顏料?！?/p>
