شیمیدان ها خالکوبی هایی در حال ناپدید شدن ایجاد می کنند: در اینجا علم پشت کار آنها است

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

چقدر مفید خواهد بود اگر بتوانید خالکوبی های خود را برای یک مصاحبه شغلی در صبح نامرئی کنید و دوباره آنها را برای یک مهمانی در شب آشکار کنید؟ این به نظر علمی تخیلی است، اما ممکن است به زودی واقعیت پیدا کند.

محققان دانشگاه کلرادو بولدر جوهر خالکوبی نامرئی ساخته اند که می تواند با چراغ قوه UV آشکار شود و تا زمانی که با نور سفید خاموش نشود، قابل مشاهده است. آنها تحقیقات خود را در مجله Matter & Light منتشر کرده اند.

آنها با این جوهر نقوش مختلفی خلق کردند، از فانوس که نور خود را هنگام فعال شدن آشکار می کند تا مقیاس های رنگارنگ مانند آنچه در کتاب بسیار محبوب کودکان "ماهی رنگین کمان" وجود دارد.

رنگدانه های مورد استفاده در این جوهرها به اصطلاح رنگ های فتوکرومیک هستند (از یونانی "photos" به معنی "نور" و "chroma" به معنای "رنگ"). به عبارت دیگر، آنها ترکیباتی هستند که با قرار گرفتن در معرض نور تغییر رنگ می دهند. این رنگ ها سال هاست که در عینک های آفتابی تغییر رنگ استفاده می شود.

نور حامل انرژی است و ترکیبات فتوکرومیک به گونه ای طراحی شده اند که این انرژی برای ایجاد یک تغییر شیمیایی کافی است که شکل و در نتیجه خواص مولکول را تغییر می دهد.

در مورد جوهر تاتو نامرئی، دو یا سه ثانیه نور فرابنفش روشن (UV) کافی است تا حلقه جدیدی در مولکول رنگ ایجاد شود که رنگدانه بی رنگ را به رنگی تغییر می دهد. بسته به ساختار دقیق مولکول، رنگ های متنوعی در دسترس است.

انفجار نور سفید روشن واکنش را معکوس می کند، حلقه را می شکند و دوباره رنگ را خاموش می کند. برای مدت طولانی، چالش با این شیمی این بود که شکل رنگی رنگ نسبتا ناپایدار بود و به سرعت به شکل پایدارتر و بی رنگ-به خصوص در دماهای بالاتر- بازگشت.

مسئله دیگر خستگی بود: پس از تعداد مشخصی از چرخه های روشن و خاموش، رنگ ها تخریب شده و رنگ دائمی رنگی به خود می گیرند. آیا تا به حال یک عینک آفتابی با لنزهای انتقالی خریداری کرده اید و متوجه شده اید که با گذشت زمان اثر آنها کمتر شده است؟ این به دلیل همان بدتر شدن ترکیبات فتوکرومیک در لنزها است. اما به لطف تلاش‌های تحقیقاتی اخیر، رنگ‌های پایدار قابل توجهی طراحی شده‌اند که به‌طور قابل‌اطمینانی رنگ خود را برای ماه‌ها حفظ می‌کنند و می‌توانند بیش از 10000 چرخه فعال‌سازی و غیرفعال‌سازی را بدون تخریب انجام دهند.

تیم کارسون برانز در دانشگاه کلرادو بولدر نشان داد که این رنگدانه‌ها را می‌توان با محصور کردن آنها در پلی (متیل متاکریلات) (PMMA)، پلیمری که برای استفاده پزشکی در سیمان استخوان، پروتزها و لنزهای داخل چشمی تأیید شده است، به جوهرهای خالکوبی فرموله کرد. این خانواده از جوهرها با نام PhotoTat شناخته می شوند.

بنابراین، چه زمانی می توانید یکی از این خالکوبی های قابل تغییر را انجام دهید؟ یک رنگدانه قرمز قبلا در سال 2024 تحت نام Magic Ink توسط شرکت بیوتکنولوژی Hyprskn مستقر در کلرادو عرضه شد. یک ویال 2 میلی لیتری (میلی لیتر) 77 پوند به شما می دهد که به دلیل رنگ های تخصصی و فرآیند فرمولاسیون مورد نیاز، حدود 100 برابر گران تر از جوهر معمولی تاتو است. جوهر کاملا با مقررات ایمنی دسترسی اتحادیه اروپا (ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی) مطابقت دارد.

اکنون، تیم تحقیقاتی Bruns سه جوهر PhotoTat دیگر - آبی، سرخابی و زرد - ساخته اند که می توانند در 16 رنگ دیگر ترکیب شوند. برونز می‌گوید: «تاکنون تنها کسی که این جوهر را آزمایش کرده است، من هستم. من در واقع صدها مورد از این خالکوبی‌ها را روی پاهایم دارم و همه آنها واقعا خوب شده‌اند».

با این حال، برخی از چالش‌ها باقی می‌مانند: نور مستقیم خورشید حاوی اشعه ماوراء بنفش کافی برای فعال کردن خالکوبی‌ها است، مگر اینکه با ضد آفتاب محافظت شوند. نور داخلی آنها را به آرامی در طی چند روز خاموش می کند.

علاوه بر این، جوهر آبی در حال حاضر تنها پس از 10-100 فعال‌سازی تخریب می‌شود و یک علامت دائمی و بنفش رنگ باقی می‌ماند. مهمتر از همه، جوهرها باید قبل از اینکه بتوانند برای استفاده عمومی در مغازه های خالکوبی عرضه شوند، تحت آزمایش سمیت و ایمنی کامل قرار گیرند، که احتمالا چندین سال طول می کشد. هنوز به ظاهر جدید خود "کسب و کار در روز، مهمانی در شب" امیدوار نباشید.

هنگامی که Hyprskn جوهر جادویی را راه اندازی کرد، استقبال در جامعه خالکوبی متفاوت بود. در حالی که برخی از علاقه مندان به خالکوبی آن را به عنوان یک ابزار خلاقانه انقلابی می دانستند، برخی دیگر فکر می کردند که این یک حقه گران قیمت است. برونز فقط جوهرهای خالکوبی فتوکرومیک خود را به عنوان لوازم جانبی مد نمی بیند.

او همچنین کاربردهای پزشکی را در نظر می گیرد، به عنوان مثال، برای بیمارانی که برای هدایت پرتودرمانی یا شناسایی مکان هایی برای بیوپسی نیاز به نشانه گذاری دائمی پوست دارند. برونز استدلال می‌کند که این نشانه‌ها «تبدیل به یادآوری دائمی یک تجربه آسیب‌زا می‌شوند» که می‌توان با نامرئی کردن خالکوبی زمانی که دیگر در یک محیط بالینی مورد نیاز نیست، آن را کاهش داد.

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →

این مقاله از The Conversation تحت مجوز Creative Commons بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.