מחקר חדש: פותח חומר שמשנה את צבעו בלי שהעין האנושית מבחינה בכך

חוקרים מאוניברסיטת טורקו פיתחו חומר המבוסס על המינרל דאבין (davyne), המסוגל לשנות באופן הפיך את תכונותיו האופטיות בתחום האינפרא-אדום הקרוב בלבד. העין האנושית אינה מבחינה בשינויים, אך ניתן לראותם בעזרת מצלמה אינפרא-אדומה. הפיתוח עשוי לשמש ליצירת סימני אבטחה סמויים על שטרות כסף, דרכונים וסחורות. המחקר פורסם ב-Angewandte Chemie International Edition.

העבודה החלה בחקר ההאקמניט – מינרל פוטוכרומי שבהשפעת קרינה על-סגולה משנה את צבעו מלבן לוורוד או סגול, ולאחר מכן חוזר למצבו המקורי בהשפעת אור לבן או בחימום. בהחלפת הנתרן במבנה החומר בסידן קיבלו המדענים דגימות שחלקן לא הציגו שינוי צבע נראה לעין. התברר כי בהן נוצר חומר אחר – דאבין, שבליעת האור שלו משתנה רק בתחום האינפרא-אדום הקרוב.

לדאבין ולהאקמניט הסידני הרכב כימי זהה, אך מבנה אטומי שונה. בהאקמניט קיימים חללים אופייניים, ואילו מבנה הדאבין מכיל תעלות ריקות ארוכות. החוקרים מצאו כי מנגנון האפקט הפוטוכרומי בשני החומרים דומה: הקרינה העל-סגולה גורמת להעברת אלקטרונים בתוך המבנה הגבישי. כדי לקבל דאבין נקי במידה המרבית ייעלו המדענים את תהליך הסינתזה, בין היתר בעזרת שיטות של למידת מכונה.

לדברי כותבי המחקר, זהו החומר הפוטוכרומי הראשון הידוע שבו שינוי הבליעה מתרחש בתחום האינפרא-אדום הקרוב בלבד, ואינו מלווה כלל בשינוי צבע הנראה לעין. לצד זאת, האפקט הפיך: אפשר להפעיל את הסימון הבלתי נראה לצורך בדיקה, ולאחר מכן להחזירו למצבו המקורי.

בניסוי אותר סימון כזה בעזרת מצלמה זולה שממנה הוסרו מסנני הצבע הסטנדרטיים, כדי שחיישן הסיליקון יקלוט את תחום הקרינה האינפרא-אדומה הנדרש. החוקרים סבורים כי הטכנולוגיה יכולה לשמש להגנת מסמכים רשמיים, שטרות כסף ומוצרי צריכה מפני זיופים.