Istraživači su razvili novu boju koja štedi energiju koja odbija toplotu, dolazi u bilo kojoj boji i trebalo bi da traje vekovima. To je takođe najlakša boja stvorena do danas.
Inspirisana leptirovim krilima, ova boja nije napravljena od pigmenta. Umesto toga, boja se stvara strukturno kroz raspored nanočestica. Tim to zove ‘plazmonska boja’.
Na osnovu njihovih proračuna, bilo bi potrebno samo 1,4 kilograma (3 funte) plazmonske boje da se pokrije Boeing 747 – trebalo bi vam najmanje 454 kilograma (1.000 funti) konvencionalne komercijalne boje da biste uradili isto.
To znači da bi mogao značajno smanjiti količinu gasova staklene bašte potrebnih za let.
Da budemo jasni, ova boja je stvorena samo u laboratoriji, tako da smo daleko od masovne proizvodnje.
Ali istraživači su već napravili boju u različitim bojama koristeći tehnike koje se lako mogu povećati, i to je ono na čemu će dalje raditi.
Jedan veliki motiv za stavljanje ove boje na tržište je to što ona takođe može pomoći da strukture budu hladnije: struktura Plasmonic boje odražava ceo infracrveni spektar, tako da se manje toplote apsorbuje.
Istraživači kažu da površine ispod nove boje ostaju 13 do 16 stepeni Celzijusa (25 do 30 stepeni Farenhajta) hladnije nego što bi bile da su prekrivene običnom komercijalnom bojom.
„Preko 10 odsto ukupne električne energije u SAD ide na korišćenje klima uređaja“, kaže nanonaučnik Debašis Čanda sa Univerziteta Centralne Floride, koji je predvodio tim koji je napravio boju.
„Razlika u temperaturi koja plazmonska boja obećava dovela bi do značajnih ušteda energije. Korišćenje manje električne energije za hlađenje bi takođe smanjilo emisije ugljen-dioksida, smanjujući globalno zagrevanje.“
Trenutno, boje na bazi pigmenta zahtevaju specifične molekule za izgradnju boje, a obično se u modernim bojama ti pigmenti veštački sintetišu.
Elektronska svojstva svakog molekula kontrolišu koliko se svetlosti apsorbuje i, prema tome, koja boja se pojavljuje. To znači da mora postojati novi pigment za svaku novu boju boje.
Umesto toga, plazmonska boja koristi nanočestice dva bezbojna materijala – aluminijuma i aluminijum oksida. Raspoređujući ih na različite načine na aluminijumsko ogledalo obloženo oksidom, moguće je kontrolisati kako se svetlost rasipa, reflektuje ili apsorbuje.
Sličan proces je odgovoran za bogatu boju krila leptira. „Raspon boja i nijansi u svetu prirode [je] zapanjujući – od šarenog cveća, ptica i leptira do podvodnih stvorenja poput riba i glavonožaca“, kaže Čanda.
„Strukturna boja služi kao primarni mehanizam za generisanje boja u nekoliko izuzetno živih vrsta gde geometrijski raspored tipično dva bezbojna materijala proizvodi sve boje. S druge strane, sa pigmentom [ljudi napravljenim], novi molekuli su potrebni za svaku prisutnu boju. “
Strukturna boja je ono što čini boju tako laganom – pri debljini od samo 150 nanometara, boja dostiže punu obojenost, što je čini najsvetlijom bojom na svetu. U ovom istraživanju, tim je kreirao strukturnu boju koristeći isparivač elektronskog zraka koji zagreva supstancu visoko kontrolisanom brzinom.
Ovo kontrolisano isparavanje omogućava malim klasterima aluminijumskih nanočestica da se samosastavljaju – atomi aluminijuma se više privlače jedni prema drugima nego oksidna podloga na kojoj rastu, tako da se prirodno skupljaju.
Podešavanjem pritiska i temperature isparivača elektronskog zraka, tim može stvoriti strukture koje odražavaju različite boje. „Ključno je da ovaj proces kontrolisan pritiskom i temperaturom obezbeđuje visoku ponovljivost na širokim područjima u jednom koraku, snižavajući troškove proizvodnje i omogućavajući proizvodnju velikih razmera“, piše tim u svom radu.
Istraživači su takođe kombinovali svoje strukturne ljuspice u boji sa komercijalnim vezivom, što znači da će boja trajati stotinama godina – barem u teoriji.
„Normalna boja bledi jer pigment gubi sposobnost da apsorbuje fotone“, kaže Čanda. „Ovde nismo ograničeni tim fenomenom. Jednom kada nešto ofarbamo strukturnom bojom, to bi trebalo da ostane vekovima.“
Ovo nije prva nova vrsta boje koja obećava neverovatna svojstva. Mnogi od vas su čuli za Vantablack – jednu od najcrnjih boja na svetu, sposobnu da apsorbuje 99,96 odsto svetlosti. Slično plazmonskoj boji, ovo super crnilo je rezultat sićušnih ugljeničnih nanocevi, a od tada su stvorene još crnije boje na osnovu iste metode.
Tu je i ultra-bela boja, koja reflektuje 98,1 odsto sve svetlosti i obećava da će značajno smanjiti potrebe za klimatizacijom. Ali za razliku od plazmonske boje, ultra-bela boja se oslanja na pigmente da reflektuje svetlost, a Vantablack trenutno dolazi samo u jednoj boji. Ipak, pred nama je dug put pre nego što svi prilagodimo sopstvene boje plazmonske boje i upotrebimo samo jednu malu limenku da ofarbamo celu kuću.
„Konvencionalna pigmentna boja se pravi u velikim objektima gde mogu da naprave stotine galona boje“, kaže Čanda. „U ovom trenutku, osim ako ne prođemo kroz proces povećanja, i dalje je skupo proizvoditi u akademskoj laboratoriji.“
