Создан материал, который меняет цвет незаметно для человеческого глаза

Исследователи Университета Турку разработали материал на основе минерала давин, способный обратимо менять свои оптические свойства исключительно в ближнем инфракрасном диапазоне. Человеческий глаз никаких изменений не замечает, однако их можно увидеть с помощью инфракрасной камеры. Разработка может использоваться для создания скрытых защитных меток на банкнотах, паспортах и товарах. Исследование опубликовано в Angewandte Chemie International Edition.

Работа началась с изучения хакманита – фотохромного минерала, который под воздействием ультрафиолета меняет цвет с белого на розовый или фиолетовый, а затем возвращается к исходному состоянию под воздействием белого света или при нагревании. Заменяя в структуре материала натрий кальцием, ученые получили образцы, часть которых не демонстрировала видимого изменения цвета. Выяснилось, что в них образовался другой материал – давин, поглощение света которого изменяется только в ближнем инфракрасном диапазоне.

Давин и кальциевый хакманит имеют одинаковый химический состав, но различную атомную структуру. В хакманите присутствуют характерные полости, тогда как структура давина содержит длинные пустые каналы. Исследователи установили, что механизм фотохромного эффекта у двух материалов сходен: ультрафиолетовое излучение вызывает перенос электронов внутри кристаллической структуры. Для получения максимально чистого давина ученые оптимизировали процесс синтеза, в том числе с применением методов машинного обучения.

По словам авторов, это первый известный фотохромный материал, у которого изменение поглощения происходит исключительно в ближнем инфракрасном диапазоне и вообще не сопровождается видимым изменением цвета. При этом эффект обратим: невидимую метку можно активировать для проверки, а затем снова вернуть в исходное состояние.

В эксперименте такую метку удалось обнаружить с помощью недорогой камеры, из которой были удалены стандартные цветовые фильтры, чтобы кремниевый сенсор регистрировал нужный диапазон инфракрасного излучения. Исследователи считают, что технология может применяться для защиты официальных документов, денежных знаков и потребительских товаров от подделок.