Aalto-yliopiston tutkijat ottivat mallia luonnosta ja pudottivat liuotinmäärät sadasosaan entisestä luodessaan orgaanista väriainetta – ”Väri muuttui ensin vihreäksi, sitten syvän siniseksi”

”Luonto on inspiroiva esikuva, joka on miljoonien vuosien aikana luonut orgaanisia värejä moniin eri tarkoituksiin”, sanoo akatemiatutkija Eduardo Anaya.

”Me voimme napata ne sellaisenaan ja hyödyntää värejä esimerkiksi keinotekoisessa fotosynteesissä energian tuottamiseen. Tai viedä ideat vielä pidemmälle.”

Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jolla ftalosyaniinia voidaan tuottaa alle sadasosalla nykyään käytettävistä liuotinmääristä.

Orgaanisten väriaineiden valmistuksessa kuluu yleensä runsaasti liuottimia, kuten dimetyyliaminoetanolia (DMAE). Aine on syövyttävä, helposti syttyvä, bioaktiivinen ja haitallinen ympäristölle.

Käyttökelpoinen moneen tarkoitukseen

Aallon tiimi käytti tutkimuksensa lähtöaineena ftalonitriiliä, joka on yleinen orgaaninen yhdiste värien valmistuksessa. Se käsiteltiin kuulamyllyssä muutamalla pisaralla DMAE:ta ja sinkkitemplaatilla.

Sen jälkeen seosta vanhennettiin 55-asteisessa uunissa viikon ajan tai 100-asteisessa uunissa kaksi vuorokautta.

”Kiinteän aineen synteesillä kemikaaleja voi valmistaa ilman, että reaktion osaset pitää liuottaa. Oli kiehtovaa nähdä, miten väri muuttui alun värittömästä ensin vihreäksi ja sitten syvän siniseksi – todistaa omin silmin, miten menetelmä toimi”, kertoo tutkijatohtori Sandra Kaabel tiedotteessa.

Uusi menetelmä toimii sekä hyvin pienellä liuotinmäärällä että matalassa lämpötilassa. Valmistuksen hyötysuhde on entiseen verrattuna nelinkertainen.

Selluloosa steriloi itse itsensä

Ftalosyaniinin molekyylirakenne tekee siitä muuntautumiskykyisen moniin sovelluksiin. Käyttökohteita on muun muassa teollisuuden prosesseissa, kuvantamisessa, nanolääketieteessä sekä aurinkokennoissa ja muussa optoelektroniikassa.

Yksi lupaava sovellusala on biolääketiede. Tutkimusryhmä kehittää parhaillaan FinnCERES-hankkeessa selluloosamateriaalia, joka steriloi itse itsensä väriaineen ja valon käynnistämän reaktion avulla.

Tutkimuksen julkaisi Angewandte Chemie International Edition, joka nosti sen ”päivänpolttavien” artikkelien kategoriaan.

Teksti: Päivi Ikonen/ Kemiamedia.fi

Kuva: Sandra Kaabel/ Aalto-yliopisto. Kiinteän aineen synteesillä saatua väriainetta.