stringtranslate.com

YInMn Синий

YInMn Blue (/jɪnmɪn/; химические символы Y для иттрия , In для индия и Mn для марганца ), также известный как Oregon Blue или Mas Blue , представляет собой неорганический синий пигмент , который был обнаружен Масом Субраманианом и его (тогда) аспирант Эндрю Смит в Университете штата Орегон в 2009 году. [1] [3] Пигмент примечателен своим ярким, почти идеальным синим цветом и необычайно высоким коэффициентом отражения в ближнем ИК-диапазоне . [2] Химическое соединение имеет уникальную кристаллическую структуру , в которой трехвалентные ионы марганца в тригонально-бипирамидальной координации ответственны за наблюдаемый интенсивный синий цвет. С момента первого открытия фундаментальные принципы науки о цвете тщательно исследовались исследовательской группой Субраманиана в Университете штата Орегон, в результате чего был создан широкий спектр рационально разработанных новых зеленых, фиолетовых и оранжевых пигментов, и все это благодаря преднамеренному добавлению хромофора в тригонально-бипирамидальная координационная среда. [4] [5]

Исторические пигменты

Открытию первого известного синтетического синего пигмента, египетского синего ( CaCuSi 4 O 10 ), способствовали египетские фараоны , которые спонсировали создание новых пигментов для использования в искусстве. [6] Другие цивилизации комбинировали органические и минеральные материалы для создания синих пигментов, от лазурно-синего, такого как синий цвет майя [1] до ханьского синего ( BaCuSi 4 O 10 ), который был разработан китайской династией Хань и использовался для получения светло- или темно-синего цвета. [7]

В настоящее время для придания синего цвета используется ряд пигментов. Синий кобальт ( CoAl 2 O 4 ) впервые был описан в 1777 году; он чрезвычайно стабилен и традиционно используется в качестве красителя в керамике. [1] [8] [9] [10] Ультрамарин ( Na 7 Al 6 Si 6 O 24 S 3 ) производился путем измельчения в порошок невероятно дорогого ляпис-лазури , пока в 1826 году французским промышленником не была изобретена более дешевая синтетическая форма. Жаном Батистом Гиме и в 1828 году немецким химиком Кристианом Гмеленом . [ 11] Берлинская лазурь ( Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 ) была впервые описана немецким эрудитом Иоганном Леонардом Фришем и президентом Прусской академии наук Готфридом Вильгельмом Лейбницем в 1708 году. [12] [13] Азурит ( Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ) — мягкий медный минерал темно-синего цвета , образующийся в результате выветривания месторождений медной руды; оно использовалось с древних времен и впервые было записано римским писателем первого века Плинием Старшим . [14] Фталоцианин синий BN был впервые получен в 1927 году и имеет широкий спектр применения.

Большинство известных пигментов оказывают вредное воздействие на здоровье и окружающую среду и/или имеют проблемы с долговечностью. Кобальтовый синий вызывает отравление кобальтом при вдыхании или проглатывании. [15] Известно, что берлинская лазурь выделяет цианистый водород при определенных кислых условиях. [16] Ультрамарин и азурит нестабильны, особенно в высокотемпературных и кислых условиях; кроме того, производство ультрамарина связано с выбросами большого количества токсичного диоксида серы . [1] Новый фталоцианиновый синий BN не поддается биологическому разложению и, как было обнаружено, вызывает нейроанатомические дефекты в развивающихся куриных эмбрионах при введении непосредственно в инкубируемые яйца. [17] [18]

Неорганические синие пигменты, в которых хромофором является марганец (в пятивалентной степени окисления и в тетраэдрической координации), применяются со средних веков (например, ископаемый костный одонтолит , изоструктурный структуре апатита ). [19] [20] Синтетические альтернативы, такие как сульфат бария манганат (или марганцевый синий, разработанный в 1907 году и запатентованный в 1935 году), были постепенно выведены из производства из соображений безопасности и нормативных требований, [21] [22] поэтому наполнители YInMn Blue ниша неорганической, экологически безопасной альтернативы традиционно используемым синим пигментам и обеспечивает стойкий интенсивный синий цвет. [1]

Открытие

В 2008 году Субраманиан получил грант Национального научного фонда на исследование новых материалов для применения в электронике. В рамках этого проекта его особенно интересовал синтез мультиферроиков на основе оксидов марганца . Он руководил Эндрю Э. Смитом, первым аспирантом в своей лаборатории, для исследования твердого оксидного раствора между YInO 3 (сегнетоэлектрик) и YMnO 3 (антиферромагнитный материал) при температуре 1093 °C (2000 °F). Полученное соединение, синтезированное Смитом, по совпадению оказалось ярко-синим материалом. Благодаря опыту Субраманиана в DuPont , он осознал потенциальное использование этого соединения в качестве синего пигмента, и вместе они подали патентную заявку на изобретение. После публикации результатов компания Shepherd Color успешно связалась с Субраманианом для возможного сотрудничества в усилиях по коммерциализации. [23] [24] За выдающийся вклад в химию неорганических цветных пигментов Субраманиан был награжден медалью Перкина от Общества красильщиков и колористов в 2019 году . [25]

Пигмент примечателен своим ярким, почти идеальным синим цветом и необычайно высоким коэффициентом отражения в ближнем ИК-диапазоне . [1] [2] Цвет можно регулировать, изменяя соотношение In/Mn в базовой формуле пигмента YIn 1− x Mn x O 3 , но самый синий пигмент YIn 0,8 Mn 0,2 O 3 имеет цвет, сравнимый с цветом стандартные кобальтово-синие пигменты CoAl 2 O 4 . [2]

Свойства и подготовка

YInMn Blue химически стабилен, не выцветает и не токсичен. Он более долговечен, чем альтернативные синие пигменты, такие как ультрамарин или берлинская лазурь , сохраняет свой яркий цвет в масле и воде, и безопаснее, чем синий кобальт , который, как предполагается, является канцерогеном и может вызвать отравление кобальтом . [26]

Пигмент устойчив к кислотам, таким как азотная кислота , и трудно горит. Когда YInMn Blue воспламеняется, он горит фиолетовым цветом, приписываемым атомам индия. [27]

Инфракрасное излучение сильно отражается YInMn Blue, что делает этот пигмент подходящим для энергосберегающих холодных покрытий. [28] Его можно получить путем нагревания оксидов элементов иттрия, индия и марганца до температуры примерно 1200 °C (2200 °F). [29]

Коммерциализация

В популярной культуре

После того, как Субраманиан, Смит и другие коллеги опубликовали свои результаты, компании начали интересоваться коммерческим использованием. Компания Shepherd Color в конечном итоге выиграла лицензию на коммерциализацию пигмента в мае 2015 года. [23] [24] [28] [30] Многие компании, такие как AMD и Crayola, поспешили использовать новое название пигмента в объявлениях о продуктах и ​​пресс-релизах. Неясно, когда первое коммерческое применение синего YInMn достигло потребительского рынка.

В июле 2016 года компания AMD объявила, что этот пигмент будет использоваться в новых профессиональных графических процессорах Radeon Pro WX и Pro SSG из-за его энергоэффективности, обусловленной его способностью отражать ближний инфракрасный диапазон. [31] [32]

Американская компания по производству предметов искусства Crayola объявила в мае 2017 года, что планирует заменить устаревший цвет Dandelion (желтый) на новый цвет, «вдохновленный» YInMn. Новый цвет не содержит YInMn. [30] Crayola провела конкурс на более произносимые идеи названий и 14 сентября 2017 года объявила о новом названии цвета « Bluetiful ». [33] [34] [35] Новый цвет карандаша стал доступен в конце 2017 года.

В пигментах художников

В июне 2016 года австралийская компания Derivan опубликовала эксперименты с использованием YInMn в своем творческом диапазоне (акрил Матисса) [36] и впоследствии выпустила пигмент для покупки. [30]

По состоянию на апрель 2021 года Golden Paints приобрела коммерческую лицензию на пигмент у Shepherd Color Company. По словам Голдена, запасы необработанного пигмента крайне ограничены. [37] Компания Shephard Color получила необходимые разрешения по охране окружающей среды и безопасности для продажи пигмента в США в 2020 году. [38]

В ноябре 2020 года Gamblin Artists Colors выпустила первую партию YInMn Blue ограниченным тиражом. [39]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Цветовые координаты были получены от Smith et al. 2016 г. на оптимальный синий пигмент, имеющий состав YIn 0,8 Mn 0,2 O 3 . Координаты CIELAB ( L = 34,6, a = 9,6, b = -38,9 в таблице 1) были преобразованы с помощью онлайн-инструмента.

Рекомендации

  1. ^ abcdefg Смит, Эндрю Э.; и другие. (2 декабря 2009 г.). «Mn 3+ в тригонально-бипирамидальной координации: новый синий хромофор». Журнал Американского химического общества . 131 (47): 17084–17086. дои : 10.1021/ja9080666. ISSN  0002-7863. ПМИД  19899792.
  2. ^ abcd Смит, Эндрю Э.; и другие. (октябрь 2016 г.). «Спектральные свойства синего пигмента, поглощающего УФ-излучение и отражающего ближний ИК-излучение, YIn1-xMnxO3». Красители и пигменты . 133 : 214–221. дои : 10.1016/j.dyepig.2016.05.029 .
  3. ↑ Касконе, Сара (20 июня 2016 г.). «Химик, открывший новейший в мире синий цвет, объясняет его чудесные свойства». Новости Артнета. Архивировано из оригинала 4 апреля 2020 года.
  4. ^ Ли, Джун и Субраманиан, Массачусетс (апрель 2019 г.). «Неорганические пигменты с хромофорами переходных металлов в тригонально-бипирамидальной координации: синий Y (In, Mn) O3 и выше». Журнал химии твердого тела . 272 : 9–20. Бибкод : 2019JSSCh.272....9L. дои : 10.1016/j.jssc.2019.01.019 . S2CID  104373418.
  5. ^ Ли, Джун; и другие. (13 сентября 2016 г.). «От интуиции к рациональному дизайну: настройка синего тригонально-бипирамидального хромофора Mn3+ на фиолетовый и фиолетовый посредством применения химического давления». Неорганическая химия . 55 (19): 9798–9804. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b01639. ПМИД  27622607.
  6. ^ Якш, Х.; и другие. (ноябрь 1983 г.). «Египетский синий — Купрориваите окно в древнеегипетские технологии». Naturwissenschaften . 70 (11): 525–535. Бибкод : 1983NW.....70..525J. дои : 10.1007/BF00376668. ISSN  1432-1904. S2CID  2457936.
  7. ↑ Берке, Хайнц (18 апреля 2007 г.). «Изобретение синего и фиолетового пигментов в древние времена». ХимИнформ . 38 (19). дои : 10.1002/chin.200719227.
  8. ^ Пармели, Каллен Уорнер и Харман, Кэмерон Джеральд (1973). Керамические глазури. Книги Канера. п. 491. ИСБН 978-0-8436-0609-6.
  9. ^ Нидхэм, Джозеф; и другие. (2004). Наука и цивилизация в Китае. Издательство Кембриджского университета. п. 659. ИСБН 978-0-521-83833-7.
  10. ^ Мерц, А. и Пол, М. Ри (1930). Словарь цвета. Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co. OCLC  1150631.
  11. ^ Гмелин, К.Г. (1828). «Ueber die künstliche Darstellung einer dem Ultramarin ähnlichen Farbe» [Об искусственном приготовлении пигмента, подобного ультрамарину]. Naturwissenschaftliche Abhandlungen. Herausgeben von Einer Gesellschaft в Вюртемберге (Научные очерки. Опубликовано обществом в Вюртемберге) (на немецком языке). 2 (10): 191–224. Бибкод : 1828AnP....90..363.. doi : 10.1002/andp.18280901022.
  12. ^ Вудворд, Джон (1724). «IV. Præparatio cærulei prussiaci ex Germany Missa ad Йоханнем Вудворд, доктор медицинских наук, профессор Мед. Греш. RSS» Философские труды Лондонского королевского общества . 33 (381): 15–17. дои : 10.1098/rstl.1724.0005 .
  13. ^ Фриш, Иоганн Леонард; и другие. (1976) [1896]. Der Briefwechsel mit Gottfried Wilhelm Leibniz [ Переписка с Готфридом Вильгельмом Лейбницем ] (на немецком языке). Хильдесхайм: Г. Олмс. ISBN 978-3-487-06071-2. ОСЛК  3303263.
  14. ^ Зиган, Ф. и Шустер, HD (1972). «Verfeinerung der Struktur von Azurit, Cu 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2 , durch Neutronenbeugung» [Уточнение структуры азурита Cu 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2 методом нейтронографии. Zeitschrift für Kristallographie (на немецком языке). 135 (5–6): 416–436. Бибкод : 1972ZK....135..416Z. дои :10.1524/zkri.1972.135.5-6.416. ISSN  0044-2968. S2CID  95738208.
  15. ^ Прескотт, Ева; Неттерстрем, Бо; Фабер, Йенс; Хегедюс, Ласло; Суадикани, Пол; Кристенсен, Джитте М. (апрель 1992 г.). «Влияние профессионального воздействия красителей синего кобальта на объем и функцию щитовидной железы у женщин-художниц». Скандинавский журнал труда, окружающей среды и здоровья . 18 (2): 101–104. дои : 10.5271/sjweh.1605 . ISSN  0355-3140. JSTOR  40965976. PMID  1604269.
  16. ^ Туоринский, Ширли Д., изд. (2008). Медицинские аспекты химической войны. Учебник военной медицины . Вашингтон, округ Колумбия: Офис главного хирурга Института Бордена. ISBN 978-0-16-081532-4. ОСЛК  271597882.
  17. ^ Сандор, С.; и другие. (июль – сентябрь 1985 г.). «Сульфонированный фталоцианин вызвал синдром каудального порока развития у куриного эмбриона». Румынский журнал морфологии и эмбриологии . 31 (3): 173–181. ПМИД  2931590.
  18. ^ «Фталоцианин меди». Набор данных скрининговой информации . Организация экономического сотрудничества и развития . Август 2002 г., стр. 124–152. Кас № 147-14-8.
  19. ^ «От окаменелой слоновой кости мастодонта к драгоценному камню». Европейская установка синхротронного излучения. 2001 . Проверено 14 февраля 2021 г.
  20. ^ Райх, Ина; и другие. (ноябрь 2001 г.). «От слоновой кости мастодонта к драгоценному камню: происхождение бирюзового цвета одонтолита». Американский минералог . 86 (11–12): 1519–1524. Бибкод : 2001AmMin..86.1519R. дои : 10.2138/am-2001-11-1221. ISSN  0003-004X. S2CID  55240370.
  21. ^ Геттенс, Резерфорд Джон и Стаут, Джордж Лесли (1966). Материалы для рисования: Краткая энциклопедия . Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 0-486-21597-0. ОСЛК  518445.
  22. ^ "В центре внимания: марганцевый синий" . Уинзор и Ньютон . Проверено 28 января 2021 г.
  23. ^ ab «История YInMn Blue». Университет штата Орегон . Проверено 28 мая 2018 г.
  24. ^ ab «Достигнуто лицензионное соглашение на новый блестящий синий пигмент, обнаруженный по счастливой случайности» . Государственный университет Орегона. 27 мая 2015 года. Архивировано из оригинала 3 июля 2016 года . Проверено 2 июля 2016 г.
  25. ^ «SDC награждает престижной медалью Перкина» . 14 июня 2019 г. Проверено 19 ноября 2021 г.
  26. ^ Ли, Джун; Лоргер, Саймон; Сталик, Джудит К.; Слейт, Артур В.; Субраманиан, Массачусетс (3 октября 2016 г.). «От интуиции к рациональному дизайну: настройка синего тригонально-бипирамидального хромофора Mn 3+ на фиолетовый и фиолетовый посредством применения химического давления». Неорганическая химия . 55 (19): 9798–9804. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b01639. ISSN  0020-1669. ПМИД  27622607.
  27. ^ Иттрий (новый) - Периодическая таблица видео. YouTube . Периодические видео . 19 мая 2022 г. Проверено 24 августа 2022 г.
  28. ^ аб Шенбрун, Зак (18 апреля 2018 г.). «В поисках следующего цвета на миллиард долларов». Блумберг . Проверено 20 апреля 2018 г.
  29. ^ "YInMn синий". КолорЛекс. Архивировано из оригинала 5 ноября 2017 года.
  30. ^ abc Касконе, Сара (19 июня 2017 г.). «Дикая голубая глубина: как случайное открытие потрясающего нового цвета изменило жизнь химика». Артнет . Проверено 15 мая 2019 г.
  31. ↑ Карботт, Кевин (25 июля 2016 г.). «Команда Red Goes Blue: AMD анонсирует серию Radeon Pro WX» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 15 мая 2019 г.
  32. ^ «Серия Radeon Pro WX и YInMn Blue» . YouTube . АМД . 15 августа 2016 года. Архивировано из оригинала 11 июня 2017 года . Проверено 22 августа 2016 г.
  33. ↑ Бауэрман, Мэри (5 мая 2017 г.). «Новейший цвет карандашей Crayola — это только что открытый оттенок синего». США сегодня . Архивировано из оригинала 6 мая 2017 года . Проверено 5 мая 2017 г.
  34. ↑ Во, Роб (16 мая 2017 г.). «Химик по ошибке нашел новый оттенок синего (и теперь Крайола делает из него мелок)». Метро . Архивировано из оригинала 17 мая 2017 года.
  35. ^ «Crayola называет новый синий карандаш «Bluetiful» после отказа от желтого «Одуванчика»» . Новости АВС . 14 сентября 2017 г. Архивировано из оригинала 14 сентября 2017 г.
  36. ^ «Профиль продукта: Инь Мин Синий» . YouTube . Дериван. 12 июля 2016 г. Архивировано из оригинала 5 ноября 2017 г.
  37. ^ «Обновление YInMn Blue из пользовательской лаборатории GOLDEN» . 23 апреля 2021 г. Проверено 18 августа 2021 г.
  38. ^ "YINMN = БРИЛЛИАНТОВЫЙ СИНИЙ" .
  39. ^ "Гамблин YInMn Blue".

Внешние ссылки