تولید رنگ‌های سبک با استفاده از نانوذرات

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از تارنمای فیز، محققان دانشگاه کوبه در ژاپن، موفق به ساخت ذراتی شدند که می‌تواند رنگ‌هایی پایداری را ایجاد کند، این رنگ ها به زاویه مشاهده بستگی ندارند و می‌توان آنها را روی سطح چاپ کرد.

این رنگ‌ها اثرپذیری زیستی و محیطی اندکی دارند و می‌توان آنها را در لایه‌های بسیار نازک ایجاد کرد، به طوری که وزن کمی داشته باشند. در نتیجه بر یکی از محدودیت‌های رنگ‌های موجود غلبه می‌شود.

هنگامی که نور با یک طول موج خاص از سطح جسمی منعکس می‌شود، آن جسم رنگی دیده می‌شود. در رنگدانه‌های معمولی، این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که مولکول‌ها رنگ‌های دیگری را از نور سفید جذب می‌کنند، اما با گذشت زمان این تعامل باعث می‌شود مولکول‌ها تخریب شوند و رنگ ایجاد شده کم‌رنگ شود.

از سوی دیگر، رنگ‌های ساختاری معمولاً هنگامی بوجود می‌آیند که نور از نانوساختارهای موازی که در فاصله مناسب از یکدیگر قرار دارند، منعکس می‌شوند، بنابراین طول‌موج‌هایی که منعکس می‌شوند به صورت رنگ دیده شده و باقی طول موج‌ها یکدیگر را دفع می‌کنند.

این پدیده را می‌توان در بال پروانه یا پرهای طاووس مشاهده کرد و این مزیت را دارد که رنگ‌ها تخریب نمی‌شوند. اما از دیدگاه صنعتی، نانوساختارهای مرتب نمی‌توانند به راحتی نقاشی یا چاپ شوند و رنگ به زاویه ناظر بستگی دارد.

در این پروژه محققان یک لایه واحد از نانوکره‌های سیلیکونی را برای ایجاد رنگ‌های ساختاری به کار گرفتند که مستقل از زاویه دید هستند. این رنگ را می‌توان با قطر کره‌ها کنترل کرد.

این گروه با کنترل نانوذرات سیلیکونی موفق به تولید جوهرهایی با قابلیت چاپ شدند. در این پروژه از رزونانس Mie استفاده شده است. در این راهبرد، ذرات کروی با ابعاد بزرگتر از طول موج مورد نظر، طول موجب خاصی را منعکس می‌کند، این بدان معناست رنگی که دیده می‌شود به سادگی با تغییر ابعاد ذرات قابل کنترل است.

نتایج این تحقیق که در نشریه ACS Applied Nano Material منتشر شده است، نشان می‌دهد که این سیستم نانوذره‌ای را می‌توان برای سطوح مختلف استفاده کرد و رنگ ایجاد شده با زاویه شاهد بستگی ندارد.

رنگ‌های مورد استفاده در هواپیماها، صدها کیلو وزن دارد، با استفاده از این رنگ‌ها می‌توان وزن رنگ را به کمتر از ۱۰ درصد رنگ‌های رایج کاهش داد.