Um pesquisador de química da Oregon State University que fez história há uma década com a descoberta acidental do primeiro novo pigmento inorgânico azul em mais de dois séculos está novamente impulsionando a ciência da cor.

Analisando a estrutura cristalina de pigmentos à base de hibonita, um mineral encontrado em meteoritos, Mas Subramanian do OSU College of Science abriu o caminho para a criação de mais pigmentos estáveis, durável e não tóxico com tons vivos.

Descobertas do estudo, apoiado pela National Science Foundation, foram publicados na revista American Chemical Society, ACS Omega .

Subramanian e sua equipe descobriram o azul YInMn em 2009, quando estavam experimentando novos materiais que poderiam ser usados ​​em aplicações eletrônicas.

"Tivemos sorte da primeira vez com YInMn blue, e agora criamos alguns princípios de design, "Subramanian disse.

Ao longo de grande parte da história humana registrada, pessoas em todo o mundo têm procurado compostos inorgânicos que podem ser usados ​​para pintar coisas de azul, frequentemente com sucesso limitado. A maioria tinha problemas ambientais ou de durabilidade.

"A maioria dos pigmentos são descobertos por acaso, "Disse Subramanian." O motivo é porque a origem da cor de um material não depende apenas da composição química, mas também no intrincado arranjo de átomos na estrutura cristalina. Então, alguém tem que fazer o material primeiro, em seguida, estude sua estrutura de cristal minuciosamente para explicar a cor. "

Antes do azul YInMn, a última descoberta de azul foi o azul baseado em óxido de alumínio cobalto, sintetizado por um químico francês em 1802. O azul de cobalto continua sendo um pigmento comercial dominante devido à sua intensidade de cor, facilidade de síntese e ampla aplicabilidade.

Sua produção, Contudo, requer uma quantidade significativa de íon cobalto, Co ²⁺ , isso é perigoso para os humanos e para o meio ambiente.

Ao analisar a estrutura dos pigmentos azuis à base de hibonita, Subramanian desenvolveu uma maneira de igualar ou superar a vivacidade do azul cobalto usando muito menos do íon cobalto cancerígeno prejudicial, ou substituindo-o inteiramente.

Os pigmentos à base de hibonita são mais estáveis ​​termicamente do que o azul de cobalto devido à sua temperatura de preparação mais alta e permanecem inalterados estrutural e opticamente após a exposição a ácido e álcali fortes.

Os pesquisadores relatam que um óxido contendo cálcio, alumínio, o titânio junto com o cobalto ou o níquel podem se cristalizar em uma estrutura semelhante à hibonita que permite uma série de cores azuis.

Comparado com o azul cobalto tradicional, o novo azul pode ser "ajustado" ajustando a quantidade de cobalto (Co ²⁺ ), níquel (Ni ²⁺ ) e titânio (Ti ⁴⁺ ) são colocados nos três possíveis ambientes "cromóforo" da estrutura de hibonita; essas são as partes de uma molécula que determinam a cor refletindo alguns comprimentos de onda da luz enquanto absorvem outros.

Este estudo mostra que a presença de cromóforos em um "ambiente de cristal trigonal bipiramidal" - essencialmente consistindo em duas pirâmides de base triangular unidas base a base - é fundamental para o aprimoramento da cor.

"Esta parte da estrutura cristalina da hibonita, como o azul YInMn, permite cores azuis vivas com um tom avermelhado, "Disse Subramanian." O azul de hibonita exibe melhor economia de energia, propriedades de reflexão de calor do que o azul de cobalto tradicional devido à presença de titânio e menos conteúdo de cobalto.

"Na natureza, o hibonito só é encontrado em meteoritos que foram submetidos a milhares de graus de temperatura ao atravessar a atmosfera terrestre, então faz sentido que a estrutura seja notavelmente estável, "Ele acrescentou." Esses tipos de estruturas minerais são provavelmente o futuro para o design de pigmentos inorgânicos duráveis ​​e seguros. "

Determinar os principais ingredientes estruturais necessários para fazer cores vivas deve permitir tempos mais curtos entre as descobertas de pigmento, Subramanian disse, acrescentando que a ciência nem sempre segue um caminho prescrito.

"Pesquisar é como viajar para ver algo, e talvez quando você chegou lá não foi tão interessante como você pensou que seria, mas o que você viu ao longo do caminho foi mais interessante do que você poderia ter imaginado. "