Китайские химики предложили использовать материалы с перовскитной структурой в качестве основного элемента симпатических чернил. Такие чернила с помощью химической активации можно перевести в состояние, в котором они становятся видны при облучении ультрафиолетом. При необходимости чернила потом можно перевести обратно в неактивное состояние. Работа опубликована в Nature Communications.
Использовать симпатические чернила, которые проявляются лишь про определенных условиях (химической активации, облучении ультрафиолетом, нагревании), начали еще в Древней Греции. Используют их обычно в тех случаях, когда нужно передать послание, которое по какой-то причине хочется скрыть от посторонних глаз. Основная проблема тех симпатических чернил, которые используются сейчас, — это наличие у них только двух возможных состояний: например, на дневном свете чернил не видно, а надпись появляется каждый раз при облучении листа ультрафиолетом. При этом в случае, например, химического или термического проявления, невозможно вернуть начальное состояние. Поэтому, чтобы никто посторонний потом не прочитал написанное невидимыми чернилами письмо, после прочтения его лучше сразу порвать или сжечь.
В своей новой работе группа китайских ученых предлагает использовать для симпатических чернил двухстадийную активацию. В качестве основного компонента таких чернил химики использовали металл-органические каркасы на основе свинца — органо-неорганические кристаллы с повышенной пористостью. В такой кристаллической матрице можно с помощью метиламмонийбромида получить люминесцирующие перовскитные нанокристаллы, которые излучают видимый свет и становятся видны при облучении их ультрафиолетом. При этом при взаимодействии с метиловым спиртом перовскитный материал превращается обратно в бесцветный неизлучающий металл-органический каркас.
Таким образом, если добавить такой материал в жидкую среду, то можно получить симпатические чернила с двухстадийной обратимой активацией. В качестве жидкого компонента чернил ученые использовали смесь диметилсульфоксида, этилового спирта и этиленгликоля. Такую смесь можно потом использовать в качестве чернил для обыкновенного струйного принтера и печатать им на пергаментной бумаге.
Предложенные чернила позволяют печатать достаточно детальные изображения. Так, кроме надписи на китайском языке, ученые смогли напечатать такими чернилами штрих-код, абзац англоязычного текста и изображение бабочки. Все эти изображения проявлялись после активации при облучении ультрафиолетом и исчезали после дезактивации.
Для проверки обратимости, ученые провели циклический тест, в течение которого несколько раз сначала активировали чернила химически, а потом дезактивировали. Оказалось, что за 20 таких циклов интенсивность фотолюминесценции в активной фазе не падала, а излучение в пассивной фазе возросло с нуля лишь на пару процентов.
Основной недостаток предложенного состава чернил — то, что они содержат в своей структуре свинец, который является токсичным веществом и может попасть в организм, поэтому сейчас ученые находятся в поиске нетоксичного заменителя для свинца.
«Исчезающие» чернила существуют и в других областях — например, они используются при аддитивном производстве. Делать невидимой 3D-печать пока не научились, однако уже сейчас предложены способы стираемой печати. Для это используются чернила, состоящие из материалов, растворимых при определенных условиях.
Александр Дубов
Физики построили фазовую диаграмму воды, текущей по каналам диаметром меньше нанометра при высоком давлении и температуре, и обнаружили две новые фазы. Для расчетов ученые использовали компьютерное моделирование с элементами машинного обучения. В одной из новых фаз нановода становится суперионным проводником, а в другой — находится в нехарактерном для объемной воды промежуточном состоянии между жидкостью и твердым телом. Работа опубликована в Nature.