Scoprono che materiale “meraviglioso” può cambiare colore ripetutamente e senza “esaurirsi”: ecco l’hackmanite

Hackmanite. Credito: Robert M. Lavinsky da irocks.com, Wikimedia Commons, Creative Commons — Attribution-ShareAlike 3.0 Unported — CC BY-SA 3.0

Un team di ricercatori dell’Università di Turku, Finlandia, ha analizzato un materiale definito nel comunicato dello stesso istituto finlandese come “meraviglioso”. Gli studi del team, durati quasi 10 anni, confermano che si tratta di un materiale che può cambiare colore praticamente in maniera indefinita e senza alcun tipo di esaurimento. Quando sottoposto ai raggi ultravioletti, il materiale, denominato hackmanite, può cambiare il colore dal bianco al viola e può tornare al bianco quando l’irradiazione all’ultravioletto finisce, un fenomeno denominato anche “tenebrescenza”.

Analizzate hackmanite, tugtupite e scapolite

Si tratta naturalmente di una caratteristica che potrebbe rivelarsi utilissima in tantissimi settori e per tantissimi scopi ma quello che hanno voluto fare i ricercatori è scoprire i cambiamenti strutturali che avvengono all’interno del materiale e che consentono il cambio di colore.
Per fare questo hanno analizzato altri due materiali, oltre all’hackmanite: la tugtupite e la scapolite. Si tratta di un ristretto gruppo di materiali naturali inorganici che possono cambiare colore. Come spiega il comunicato, esistono anche materiali organici, tra cui diversi idrocarburi, che possono cambiare il colore in maniera abbastanza simile ed in maniera reversibile ma possono farlo solo per un numero limitato di volte fino a quando il cambiamento strutturale all’interno del materiale diventa definitivo.

Cambiamento che vede lo spostamento degli atomi di sodio

Mika Lastusaari, ricercatore del Dipartimento di Chimica dell’Università di Turku, spiega che lui il team hanno scoperto il cambiamento strutturale che consente il cambio di colore in questi materiali. Gli atomi di sodio tendono a spostarsi più lontano dalla loro collocazione per poi ritornare indietro. Si tratta di una sorta di “respirazione strutturale” non distruttiva e che quindi può essere ripetuta praticamente per un numero infinito di volte. La forte struttura tridimensionale “a gabbia” di questi minerali consente, infatti, una ripetibilità del cambio di colore.

Struttura “a gabbia”

Come spiega Sami Vuori, ricercatore di dottorato che ha partecipato allo studio, “tutti i processi associati al cambiamento di colore avvengono all’interno dei pori della gabbia zeolitica dove risiedono gli atomi di sodio e cloro”. In pratica è la stessa struttura “a gabbia” a consentire il particolare spostamento degli atomi facendo sì che la stessa “gabbia” rimanga praticamente intatta.

Possibili applicazioni

Sulla base delle caratteristiche relative al cambio di colore e con i risultati conseguiti da questo studio, che rendono molto più chiaro il cambiamento strutturale interno a livello atomico, questo particolare materiale mostra potenziali straordinari per una miriade di applicazioni, in particolare quelle legate alla luce e al colore. Solo per citarne qualcuna si potrebbe pensare ai dispositivi che lavorano con i LED: questi ultimi, in alcune applicazioni particolari, potrebbero essere sostituiti dall’hackmanite.[1]

Note e approfondimenti

  1. Natural Mineral Hackmanite Can Change Colour Almost Indefinitely Enabling Numerous Applications | University of Turku
  2. The structural origin of the efficient photochromism in natural minerals | PNAS (DOI: 10.1073/pnas.2202487119)

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