蓝色颜料发现者使关键设计向前迈进为未来的耐用鲜艳颜料

俄勒冈州立大学化学研究员十年前因偶然发现了两个多世纪以来的第一种新型蓝色无机颜料而创造了历史，并再次推动了色彩科学的发展。

OSU科学学院的Mas Subramanian分析了基于陨石中发现的矿物-锂铁矿的颜料的晶体结构，为设计更多稳定，耐用，无毒且色泽鲜艳的颜料铺平了道路。

在国家化学基金会的支持下，这项研究的结果发表在《美国化学学会》杂志ACS Omega上。

Subramanian和他的团队在2009年尝试可用于电子应用的新材料时发现了YInMn蓝。

Subramanian说：“我们很幸运第一次使用YInMn蓝色，现在我们提出了一些设计原则。”

通过大量的人类历史记录，世界各地的人们一直在寻找可用于将事物涂成蓝色的无机化合物，但通常效果不佳。大多数都存在环境或耐用性问题。

Subramanian说：“大多数颜料是偶然发现的。” “原因是因为材料颜色的起源不仅取决于化学成分，而且取决于晶体结构中原子的错综复杂的排列。因此，有人必须首先制造该材料，然后彻底研究其晶体结构以解释颜色。”

YInMn蓝色之前，最后的蓝色发现是钴铝氧化物系蓝色，由法国化学家在1802钴蓝遗体合成的主导商业颜料，因为颜色的其强度，易于合成和广泛的适用性的。

但是，其生产需要大量的钴离子Co 2+，这对人类和环境都有害。

通过分析基于菱铁矿的蓝色颜料的结构，Subramanian开发了一种方法，可以在使用更少或完全替代有害致癌性钴离子的同时，匹配或超越钴蓝的鲜艳度。

基于锂钴矿的颜料由于其较高的制备温度而比钴蓝更热稳定，并且在暴露于强酸和强碱下在结构和光学上保持不变。

研究人员报告说，包含钙，铝，钛以及钴或镍的氧化物可以结晶成类似于菱铁矿的结构，从而产生一系列蓝色。

与传统的钴蓝相比，可以通过调整将钴(Co 2+)，镍(Ni 2+)和钛(Ti 4+)放置到堇青石结构的三种可能的“发色团”环境中来“调整” 新蓝; 这些是分子的一部分，它们通过反射某些波长的光而吸收其他波长来确定颜色。

这项研究表明，发色团在“三角形双锥体形晶体环境”中的存在(该环境基本上由两个以三角形为基础的三角形金字塔组成)对颜色增强至关重要。

Subramanian说：“菱锰矿的晶体结构的这一部分，例如YInMn蓝色，可以使蓝颜色具有淡红色。” 他说：“由于钛的存在和钴含量的减少，与传统的钴蓝相比，堇青石蓝具有更好的节能，热反射性能。

他补充说：“在自然界中，仅在陨石穿过地球大气层时经受过数千度高温的陨石中才发现有菱铁矿，因此这种结构非常稳定是有道理的。” “这些矿物结构可能是设计耐用和安全的无机颜料的未来。”

Subramanian说，确定鲜艳色彩所需的关键结构成分应缩短发现颜料之间的时间，并补充说，科学并不总是遵循规定的道路。

“研究就像是您在旅途中看到的东西，也许当您到达那里时，并没有想象中的那么有趣，但是一路上看到的东西比您想象的要有趣。”

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