פיגמנט כחול עמיד חדש

תגלית מקרית במעבדה באוניברסיטת המדינה של אורגון כנראה הביאה לפתרון השאלה שעסקו בה במשך אלפי שנים מהנדסים ממצרים העתיקה, משושלת ההאן הסינית ומתרבות שבט המאייה ועוד – כיצד להכין פיגמנט כחול מושלם.

במהלך רוב ההיסטוריה האנושית המתועדת, חיפשו אנשים ברחבי העולם כולו תרכובות אי-אורגניות שתוכלנה לשמש לצביעת עצמים שונים בכחול, משימה שהצלחתה הייתה מוגבלת. לרבות מתרכובות אלו היו מגבלות יציבות או-חוסר התאמה לסביבה. הפיגמנט כחול קובלט (,Cobalt blue הערך בוויקיפדיה), שפותח בצרפת בתחילת המאה התשע-עשרה, עלול להיות מסרטן. הפיגמנט כחול פרוסי (,Prussian blue הערך בוויקיפדיה) עלול לשחרר את החומר המסוכן ציאניד. פיגמנטים כחולים אחרים אינם יציבים בחשיפתם לחום או לתנאים חומציים.

אולם, חוקרים מאוניברסיטת אורגון גילו תרכובות חדשות המבוססות על היסוד הכימי המתכתי מנגן שתוכלנה להתגבר על כל הבעיות הללו. תרכובות אלו בטוחות יותר להפקה, יציבות יותר, ועשויות להיות ידידותיות הרבה יותר לסביבה מכל מפיגמנט כחול אחר המשמש היום או ששימש בעבר. תרכובות אלו עמידות לטמפרטורות גבוהות ביותר וצבען אינו דוהה לאחר שבוע שלם בתמיסת חומצה.

ממצאי המחקר החדש פורסמו בכתב-העת המדעי Journal of the American Chemical Society וכן הוגשה בקשה לקבלת פטנט על התרכובות החדשות והתהליך להפקתן.

“בעיקרון, זו הייתה תגלית מקרית,” אומר Mas Subramanian, פרופסור למדעי-החומרים במחלקה לכימיה באוניברסיטת אורגון. “בחנו תחמוצות מנגן בשל מספר תכונות אלקטרוניות מעניינות הגלומות בהן, בעיקר יכולתן להיות הן פרו-חשמליות (ferroelectric) והן פרו-מגנטיות (ferromagnetic) בו-בזמן. המחקר שלנו כלל לא עסק במציאת פיגמנט.

“ואז ביום אחד, סטודנט שלי העובד במיזם שלנו הוציא דגימות מהתנור החם בעודי מתהלך לידו, והן היו כחולות, בצבע כחול מדהים,” הוא מסביר. “הבנתי מייד שהתרחש כאן משהו מדהים.”

הדבר שהתרחש, אומרים החוקרים, היה שבטמפרטורה של 1200 מעלות צלסיוס, תחמוצת מנגן זו, שבתנאים אחרים הינה בלתי-מלהיבה במיוחד, הפכה לכחולה ותוכל לשמש להכנת פיגמנט כחול שיהיה עמיד בחום ובחומציות, ידידותי לסביבה וזול להכנה.

וכך נולד הפיגמנט הכחול החדש – ואולי הטוב ביותר – בהיסטוריה האנושית בזכות התמקמותם של יוני המנגן במערך נדיר של בי-פירמידה משולשת בחשיפה לחום קיצוני.
“מאז שהמצרים הקדמונים פיתחו חלק מהפיגמנטים הכחולים הראשונים, תעשיית הפיגמנטים נאבקה בהתמודדות עם סוגיות של בטיחות, רעילות ויציבות,” מסביר החוקר הראשי.
בסופו של דבר, הפיגמנט החדש יוכל לשמש בכל תחום, החל במדפסות הזרקת דיו ועד רכבים, אומניות יפות וצביעת בתים, אומרים החוקרים.

החוקרים טוענים במאמר שלהם כי התרכובת החדשה יוצרת “צבע כחול זוהר ועז מפתיע,” ומתארים את המבנה והמאפיינים שלה בפרטי פרטים.

“כבר נתקלנו בכך במהלך ההיסטוריה האנושית שהרבה מהתגליות המעניינות ביותר לא באמת נולדו מתכנון מפורט” מציין החוקר הראשי. “מעורב בכך גם מזל, אולם אני גם מלמד את התלמידים שלי שאתה חייב להיות מוכן ומזומן להבין דברים חדשים המתרחשים מול עיניך, אפילו אם זה לא בדיוק מה שחיפשת.”

הידיעה מהאוניברסיטה