Новости химической науки > Счастливый случай позволил получить новый синий пигмент

Случайное открытие помогло исследователям из Университета Орегона решить задачу, за которую в разные эпохи брались древние египтяне, древние китайцы, индейцы майя и другие – химикам из Орегона удалось получить практически идеальный синий пигмент.

Различные оттенки марганецсодержащего синего пигмента, полученного химиками из Университета Орегона. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2009, DOI: 10.1021/ja9080666)

За всю историю человечества неоднократно предпринимались попытки поиска неорганических соединений, способных выступать в роли синих пигментов, однако все такие попытки характеризовались лишь частичным успехом. Большая часть ранее разработанных составов обладает недолговечной цветоустойчивостью или легко меняет окраску под влиянием окружающей среды. Тенарова (кобальтовая) синь, полученная во Франции в начале 19 века, проявляет канцерогенный эффект, берлинская лазурь при разложении может высвобождать токсичные цианиды.

Химики из Орегона получили новое марганецсодержащее неорганическое соединение, лишенное недостатков, упомянутых выше. Новое соединение проще получать, оно отличается значительной долговечностью и большей экологической безопасностью, чем использующиеся в настоящее время и использовавшиеся когда-то синие пигменты. Новое соединение сохраняет окраску при крайне высоких температурах и не выцветает после недельного выдерживания в кислотном растворе.

Мас Субраманиан (Mas Subramanian), возглавлявший исследование, подчеркивает, что новый пигмент был получен случайно. Цель исследователей не заключалась в получении пигмента – они изучали смешанные оксиды, содержащие марганец(+3), которые могли бы обладать интересными электронными свойствами, будучи одновременно ферромагнитными и ферроэлектрическими.

Субраманиан вспоминает, как однажды он, проходя мимо муфельной печи, увидел, как его сотрудник достает из печи образцы, отличавшиеся исключительно красивым синим цветом, и понял, что произошло что-то неординарное.

При температуре около 1200 °С марганец частично замещает индий в смешанном оксиде YInO₃ образуя синее соединение с составом YIn_1−xMn_xO₃ (сам по себе YInO₃ – белый, а продукт полного замещения индия марганцем – YMnO₃ характеризуется черной окраской). Полученный смешанный оксид может использоваться в качестве термо- и кислотоустойчивого экологически безопасного пигмента, который легко может быть получен из доступных неорганических соединений. Исследователи полагают, что окраска возможно лучшего в истории человечества синего пигмента YIn_1−xMn_xO₃ обуславливается эффектами кристаллического поля, связанными с тригонально-бипирамидальной координацией ионов марганца(+3) и укороченностью апикальных связей Mn−O. Исследователи полагают, что уже в ближайшее время пигмент может найти применение в самых широких областях – тонеры для цветных принтеров, краска для автомобилей, краски для живописи и для отделки зданий.

Субраманиан отмечает, что при получении нового пигмента не обошлось без удачи, и призывает исследователей быть внимательными и обращать внимание даже на явления, которые они не ожидали обнаружить в рамках запланированных исследований.

Источник: J. Am. Chem. Soc., 2009, DOI: 10.1021/ja9080666

метки статьи: #бытовая химия, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия