მეცნიერებმა შექმნეს ახალი საღებავი, რომელიც აირეკლავს სითბოს, შესაძლებელია მიიღოს ნებისმიერი ფერი და საუკუნეების განმავლობაში გაძლებს. ამავე დროს, ის ყველაზე მსუბუქი საღებავია, რაც კი ამ დრომდე შექმნილა.

პეპლის ფრთებით შთაგონებული ეს საღებავი პიგმენტისგან არ მზადდება. ფერები სტრუქტურულად წარმოიქმნება ნანონაწილაკთა განლაგების მეშვეობით. მკვლევართა ჯგუფმა მას „პლაზმონიკური საღებავი“ უწოდა.

გაანგარიშებათა მიხედვით, Boeing 747-ის შეღებვას სულ რაღაც 1,4 კილოგრამი ეს საღებავი დასჭირდება, მაშინ, როდესაც ამ საქმეს ამჟამად 454 კილოგრამი ჩვეულებრივი საღებავი სჭირდება.

ეს კი იმას ნიშნავს, რომ მნიშვნელოვნად უნდა შემცირდეს ფრენისთვის საჭირო სათბურის აირების რაოდენობა.

აუცილებელია განვმარტოთ, რომ ახალი საღებავი ლაბორატორიაში შეიქმნა და მასობრივი წარმოების დაწყებამდე ალბათ დიდი დროა.

თუმცა, მკვლევრებმა საღებავი უკვე დაამზადეს სხვადასხვა ფერში; ამისათვის გამოიყენეს მეთოდი, რომლითაც მასშტაბის ზრდა ადვილია და მუშაობას ახლა სწორედ ამ მიმართულებით გააგრძელებენ.

ამ საღებავის ბაზარზე გასვლის ერთი დიდი მოტივატორი ისიც არის, რომ ის სტრუქტურების სიგრილეს უზრუნველყოფს: პლაზმონიკური საღებავის სტრუქტურა მთელ ინფრაწითელ სპექტრს აირეკლავს და შესაბამისად, ობიექტი ნაკლებ სითბოს შთანთქავს.

მკვლევართა განცხადებით, ახალი საღებავის ქვეშ ზედაპირი 13-16 გრადუსით გრილი რჩება, ვიდრე ჩვეულებრივი საღებავის ქვეშ იქნებოდა.

„აშშ-ში მოხმარებული ელექტროენერგიის ათ პროცენტზე მეტი ჰაერის კონდიცირებაზე მოდის. პლაზმონიკური საღებავის ტემპერატურული სხვაობა ენერგიის მნიშვნელოვან დაზოგვას გვპირდება. გაციებისთვის უფრო ნაკლები ელექტროენერგიის გამოყენება ასევე შეამცირებს ნახშირორჟანგის გამოყოფას და შეასუსტებს გლობალურ დათბობას“, — ამბობს საღებავის შემქმნელი ჯგუფის ხელმძღვანელი, ფლორიდის უნივერსიტეტის ნანომეცნიერი დებაშის ჩანდა.

ამჟამად, პიგმენტებზე დაფუძნებულ საღებავებში ფერის მისაღებად საჭიროა სპეციფიკური მოლეკულები და როგორც წესი, თანამედროვე საღებავებში ეს პიგმენტები ხელოვნურად არის სინთეზირებული.

თითოეული მოლეკულის ელექტრონული თვისებები აკონტროლებს, რამდენი სინათლე შთაინთქმება და შესაბამისად, რა ფერის გამოჩნდება საღებავი. ეს იმას ნიშნავს, რომ ყოველი ახალი ფერის საღებავში საჭიროა ახალი პიგმენტი.

ამისგან განსხვავებით, პლაზმონიკური საღებავი იყენებს ორი უფერო მასალის ნანონაწილაკებს — ალუმინის და ალუმინის ოქსიდის. ოქსიდით დაფარული ალუმინის სარკის ზედაპირზე მათი სხვადასხვაგვარად განლაგების გზით, შესაძლებელია გაკონტროლდეს, როგორ გაიბნეს, აირეკლოს ან შთაინთქას სინათლე.

სწორედ ამ პროცესის წყალობით არის პეპლის ფრთები ფერებით ასე მდიდარი.

„ბუნებაში ფერთა და ჩრდილთა დიაპაზონი გასაოცარია — ათასფერი ყვავილებით, ფრინველებითა და პეპლებით დაწყებული, წყალქვეშა არსებებით დამთავრებული. სტრუქტურული ფერი ფერის წარმოქმნის ძირითადი მექანიზმია რამდენიმე უკიდურესად კაშკაშა სახეობაში, სადაც ყველა ფერს წარმოქმნის ძირითადად ორი უფერო მასალის გეომეტრიული განლაგება. მეორე მხრივ, ხელოვნურ პიგმენტებში, ყოველი ახალი ფერისთვის ახალი მოლეკულებია საჭირო“, — ამბობს ჩანდა.

სწორედ სტრუქტურული ფერი განაპირობებს საღებავის ასეთ სიმსუბუქეს — სულ რაღაც 150 ნანომეტრის სისქეზე, საღებავი სრულ შეფერილობას აღწევს და წარმოადგენს ამ დროისათვის ყველაზე მსუბუქ საღებავს.

ამ კვლევაში, სტრუქტურული საღებავი მეცნიერებმა ელექტრონული ჭავლური ამაორთქლებლის გამოყენებით შექმნეს, რომელიც ნივთიერებას ძლიერ კონტროლირებული მაჩვენებლით აცხელებს.

ეს კონტროლირებადი აორთქლება ალუმინის ნანონაწილაკთა პატარა გროვას თვითმოწყობის საშუალებას აძლევს — ალუმინის ატომები უფრო მეტად იზიდავს ერთმანეთს, ვიდრე ოქსიდის ის სუბსრტატი, რომელშიც ისინი იმყოფებიან; ამიტომაც, ისინი ბუნებრივად ჯგუფდებიან.

ელექტრონული ჭავლური საორთქლებლის წნევისა და ტემპერატურის შეცვლით, მკვლევართა ჯგუფმა შექმნა სტრუქტურები, რომლებიც სხვადასხვა ფერებს აირეკლავენ.

„რაც მთავარია, წნევისა და ტემპერატურის კონტროლირებადი ეს პროცესი მაღალ რეპროდუცირებას უზრუნველყოფს დიდ ფართობზე, ერთი ბიჯით, რაც ამცირებს წარმოების ღირებულებას და ფართომასშტაბიანი წარმოების საშუალებას იძლევა“, — წერენ მკვლევრები.

სტრუქტურული ფერის ფანტელები მკვლევრებმა ასევე შეურიეს კომერციულ შემკვრელს, რაც იმას ნიშნავს, რომ საღებავი ასობით წელიწადს გაძლებს, სულ მცირე, თეორიულად.

„ნორმალური ფერი ხუნდება, რადგან პიგმენტი ფოტონების შთანთქმის უნარს კარგავს. აქ ჩვენ ეს ფენომენი არ გვზღუდავს. მას შემდეგ, რაც რაიმეს სტრუქტურული ფერით შევღებავთ, ის საუკუნეებს გასძლებს“, — ამბობს ჩანდა.

აღსანიშნავია, რომ უკვე შექმნილია ასევე საოცარი სხვა საღებავებიც. ალბათ ბევრ თქვენგანს სმენია Vantablack-ის შესახებ — მსოფლიოში ერთ-ერთი ყველაზე შავი საღებავის, რომელიც სინათლის 99,96 პროცენტს შთანთქავს.

პლაზმონიკური საღებავის მსგავსად, ეს სუპერშავი საღებავიც ნახშირბადის ციცქნა ნანოტუბების საშუალებით მიიღეს და მას შემდეგ, ამავე მეთოდით, კიდევ უფრო შავი საღებავიც შეიქმნა.

ასევე არსებობს ულტრათეთრი საღებავი, რომელიც სინათლის 98,1 პროცენტს აირეკლავს და ჰაერის კონდიცირების საჭიროების მნიშვნელოვნად შემცირებას გვპირდება. თუმცა, პლაზმონიკური საღებავისგან განსხვავებით, ულტრათეთრი საღებავი სინათლის გასაფანტად პიგმენტებს ეფუძნება, Vantablack-ს კი ამჟამად მხოლოდ ერთი ფერი აქვს.

კვლევა Science Advances-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.