Explainer: นักวิทยาศาสตร์คิดค้นสีใหม่ได้อย่างไร

Explainer: นักวิทยาศาสตร์คิดค้นสีใหม่ได้อย่างไร

เป็นเวลาหลายหมื่นปีแล้วที่มนุษย์สร้างสีด้วยเคมีง่ายๆ ในตอนแรกเราใช้สีย้อมที่พบในธรรมชาติเช่นผลเบอร์รี่และถ่าน ต่อมามีการสังเคราะห์เม็ดสีใหม่ในห้องแล็บ ถึงตอนนี้ คุณอาจคิดว่านักวิทยาศาสตร์น่าจะคิดสีที่เป็นไปได้ทุกอย่างแล้ว แต่จริงๆ แล้วสีเหล่านี้ยังคงถูกประดิษฐ์ขึ้นเพื่อรับมือกับความท้าทายใหม่ๆ รถถังต้องการการพรางตัวที่ดีขึ้น กระจกต้องสว่างขึ้น และดาวเทียมต้องการการเคลือบผิวใหม่ที่ดูดซับแสงได้ สามารถมองออกไปในอวกาศได้ไกลขึ้น

ทุกวันนี้ นักวิจัยใช้ฟิสิกส์ในการคิดค้นสีใหม่ๆ โดยได้รับแรงบันดาลใจ

มาจากเฉดสีรุ้งที่สร้างขึ้นโดยโครงสร้างในปีกผีเสื้อที่กระจายแสง สีโครงสร้างใหม่เหล่านี้เป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและคุณสมบัติระดับนาโนที่บางกว่าเส้นผมของมนุษย์หลายเท่า

นักวิทยาศาสตร์จาก Surrey NanoSystems ในสหราชอาณาจักรเปิดตัว “ Vantablack ” ในปี 2014 ผลิตจากท่อคาร์บอนขนาดเล็กที่อัดแน่นในแนวตั้ง โครงสร้างและการจัดเรียงของท่อช่วยเสริมธรรมชาติสีดำตามธรรมชาติของคาร์บอน ทำให้ดัก จับ แสงได้ 99.96%

ในมุมมองนี้ ถ้าคุณคิดถึงป่าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งเมตร ต้นไม้เหล่านี้ก็จะสูงประมาณหนึ่งกิโลเมตร แสงที่ตกลงมาบนท่อที่สูงมากนี้กระดอนไปรอบๆ และถูกดูดซับไว้เกือบสมบูรณ์

กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มรวมถึง NASAได้มุ่งเน้นไปที่ความพยายามที่คล้ายคลึงกันเพื่อให้ได้ “สีดำที่ดำที่สุด” แม้ว่าจะใช้วัสดุหลายชนิดเพื่อจุดประสงค์นี้ รวมถึงอนุภาคนาโนทองคำและแท่ง ดูเหมือนว่าการเคลือบท่อนาโนคาร์บอนจะเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพที่สุด

แม้ว่าจะไม่ดูดซับแสง แต่ธรรมชาติก็มี Vantablack ในแบบของมันเอง เกล็ด หลัง ของงูพิษกาบองแอฟริกาตะวันตกซึ่งบางชนิดมีสีเข้มที่สุดที่พบในป่า มีโครงสร้างเฉพาะที่ “คล้ายใบไม้” มันใช้สีโครงสร้างสีดำเป็นส่วนหนึ่งของลายพรางอันประณีตที่ปรับให้เข้ากับที่อยู่อาศัยในป่าของมัน

ความไวของอุปกรณ์ออปติคัลที่ต้องการแสงที่เล็ดลอดหรือแสงที่ไม่ต้องการในปริมาณที่น้อยที่สุด เช่น กล้องโทรทรรศน์ สามารถปรับปรุงได้อย่างมากด้วยการเพิ่มพื้นผิวเคลือบ Vantablack ในระบบออพติคอล สิ่งนี้สามารถเปิดใช้งานการสังเกตดาวฤกษ์ที่จางกว่า

ในระบบเซ็นเซอร์อินฟราเรดหรือเซ็นเซอร์ความร้อน การใช้งานยัง

สามารถปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและส่งผลให้มีความละเอียดในการตรวจจับความร้อนที่ดีขึ้น เนื่องจากวัสดุอย่าง Vantablack ดูดซับแสงเกือบทั้งหมด การใช้งานอื่นๆ ที่เป็นไปได้อาจอยู่ในระบบรวบรวมความร้อน เช่น แผงโซลาร์เซลล์

อย่างไรก็ตาม สารเคลือบค่อนข้างบอบบาง และโดยทั่วไปจำเป็นต้องได้รับการปกป้องหรือห่อหุ้มภายในเครื่องมือ เราเห็นสีเพราะแสงสะท้อนจากสิ่งแวดล้อมรอบตัวเรา การมองพื้นผิวของ Vantablack ค่อนข้างน่ารำคาญ เพราะการไม่มีแสงสะท้อนให้ความรู้สึกว่างเปล่าซึ่งยากต่อการประมวลผลของสมอง

วิสท์ แวนตาแบล็ค ดูดซับแสง ในบางการใช้งาน เช่น กระจก เราต้องการให้สะท้อนแสงทั้งหมดที่เป็นไปได้ กระจกเงาสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์เข้มข้นจำเป็นต้องเคลือบสารสะท้อนแสงสูงเพื่อสะท้อนแสงทั้งหมดและรวมพลังงานของดวงอาทิตย์ไว้ที่จุดเดียวเพื่อสร้างความร้อน ความร้อนนั้นสามารถนำมาผลิตไฟฟ้าได้

นอกจากนี้ เรายังพัฒนาวิชวลเอ็ฟเฟ็กต์สำหรับการใช้งานในยานยนต์ด้วยการฝังไมโครพาร์ติเคิลในการเคลือบ สร้างขอบพลาสติกแบบซาตินหรือแบบเงาต่ำ อนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ทำจากแก้วและกระจายแสงที่เข้ามา สะท้อนไปรอบ ๆ ชั้นที่ฝังอยู่และทำให้เกิดเอฟเฟกต์ซาตินที่สม่ำเสมอ

เกล็ดของปลาซาร์ดีนยุโรปยังใช้สีโครงสร้างสะท้อนแสง อเล็กซานดรา ทูคาวินา/Shutterstock

ตามเนื้อผ้า วิธีนี้จะทำด้วยการชุบด้วยไฟฟ้า ซึ่งเป็นกระบวนการที่โลหะถูกสะสมไว้บนพื้นผิวจากอ่างเกลือโลหะเหลว เทคนิคทางเลือกนี้หลีกเลี่ยงวัสดุก่อมะเร็งที่ใช้ในการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกันแต่มีปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อย

สีใหม่สามารถทำได้โดยการซ้อนชั้นของวัสดุที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน ซึ่งเป็นการวัดความสามารถของวัสดุในการโค้งงอแสง เมื่อคุณซ้อนชั้นที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกันซ้อนทับกันและควบคุมความหนาของชั้นเหล่านั้น คุณสามารถสร้างการรบกวนได้ นี่เป็นปรากฏการณ์เดียวกับเมื่อคุณเห็นคราบน้ำมันบนน้ำ

คำแนะนำล่าสุดที่ว่าที่อยู่อาศัยใหม่บนที่ดินสาธารณะในเขตเมืองควรเริ่มจากข้อสันนิษฐานของที่อยู่อาศัยเพื่อสังคม 100% ซึ่งทำให้เกิดความขุ่นเคืองในแวดวงรัฐบาล “เราไม่สามารถประณามชาววิกตอเรียอีกรุ่นหนึ่งที่อาศัยอยู่ในความยากจนด้านที่อยู่อาศัย” มาร์ติน โฟลีย์ รัฐมนตรีกระทรวงการเคหะไม่พอใจ

เป็นเรื่องแปลกที่เราได้ยินแทบไม่ทันเห็นเกี่ยวกับการประกาศ ของรัฐบาลล่าสุด ว่าความสูงของอาคารอพาร์ตเมนต์ที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงตลาดควีนวิกตอเรียจะลดลงโดยการลบส่วนประกอบที่อยู่อาศัยราคาไม่แพงดั้งเดิมไปสู่การพัฒนาที่แยกจากกันและมีขนาดเล็กลง

เป็นการดึงดูดที่จะสรุปได้ว่าคำตอบทั้งสองสอดคล้องกับผลประโยชน์ของผู้พัฒนาที่อยู่อาศัยส่วนตัวโดยธรรมชาติ แต่นั่นจะเป็นการทำให้ปัญหาที่ซับซ้อนของการผสมผสานทางสังคมง่ายขึ้นมากเกินไป ชัดเจนมากขึ้นเรื่อยๆ ว่าไม่มีขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกคน

หลักการของการผสมผสานทางสังคมในปัจจุบันขับเคลื่อนการต่ออายุบ้านจัดสรรสาธารณะและการสร้างที่อยู่อาศัยใหม่บนที่ดินสาธารณะส่วนเกินเป็นประจำ ซึ่งมักจะแสดงออกในสัดส่วน 50:50 ของสังคม (สาธารณะและชุมชน) และที่อยู่อาศัยส่วนตัว แม้ว่าองค์ประกอบทางสังคมมักจะเล็กกว่ามาก เนื่องจากสต็อกของที่ดินสาธารณะลดน้อยลงเรื่อย ๆ และที่อยู่อาศัยราคาไม่แพงก็ขาดตลาด สิ่งนี้จึงเป็นปัญหา

แนะนำ น้ำเต้าปูปลา