Светящаяся в темноте бумага нужна не только для детских развлечений и вечеринок. В новом исследовании, опубликованном в пятницу в журнале Cell Reports Physical Science, группа исследователей из Китая и Великобритании разработала специальную добавку для бумаги, которая может поглощать ультрафиолетовый свет и светится, испуская видимые лучи. Для изготовления такой бумаги с эффектом послесвечения используется лигнин - молекула, естественным образом присутствующая в растениях и являющаяся побочным продуктом переработки древесины в бумажную массу. Новая технология может быть использована для защиты от подделок или для разработки бумаги со встроенными датчиками, а также для продвижения практики устойчивого развития в бумажной промышленности.
Лигнин (ароматический природный полимер, продукт биосинтеза) придает древесине жесткость и прочность, а также отличается естественной способностью к фотофосфоресценции. Каждая молекула лигнина соединяется с множеством других молекул, образуя 3D-матрицу с множеством пространственных карманов, способных улавливать ультрафиолетовые лучи и светиться, правда, всего несколько миллисекунд. В предыдущих исследованиях ученые смогли заставить лигниновую матрицу светиться в течение нескольких секунд, изменив ее структуру и зафиксировав акриловым наполнителем, что позволило предотвратить ее колебания и потери поглощенного излучения.
В своем новом исследовании команда продвинулась еще дальше, превратив молекулу природного полимера в аддитивный компонент для бумаги, смешав порошкообразный лигнин с другим химическим веществом, известным как фосфат кальция. Любые предметы, в составе которых присутствовал этот порошок - будь то картонные звезды, бумажные 3D-структуры или QR-коды, напечатанные чернилами с добавлением порошка, - светились в течение почти двух секунд. Более того, исследователи смогли добиться свечения полимера при воздействии на него перекиси водорода, продемонстрировав таким образом возможность использования добавки в качестве бумажного химического индикатора.
Учитывая, что бумажная и целлюлозная промышленность производит примерно 60–70 миллионов метрических тонн лигнина в год, 95% которого сжигается при утилизации, ученые надеются, что их исследование поможет продвинуться в направлении устойчивого развития. Бумага со свойствами послесвечения может иметь самый широкий спектр применения. Как показывают некоторые исследования, её можно использовать для передачи конфиденциальной информации, написанной чернилами, которые видны только под ультрафиолетовым светом. Кроме того, чернила с эффектом послесвечения могут быть полезны в технологии защиты от подделок, поскольку вам больше не потребуется специальное оборудование, чтобы определить, что деньги, которые вы держите в руках, фальшивые.
И кто бы мог подумать, что растения могут излучать столько энергии??
Источники: Journal Cell Reports Physical Science, Science Direct (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238519301742)
(https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00141-2)
