Davyne, insan gözünün ötesinde renk değiştirerek görünmez güvenlik etiketlerine yol açıyor

Hackmanitin özelliklerini inceleyen araştırmacılar, yakın kızılötesi bölgede renk değiştiren, davyne adı verilen yeni bir malzeme oluşturdular. Renk değişimi insan gözüyle tespit edilemez; yalnızca bir spektrometre veya kızılötesine duyarlı bir kamera ile tespit edilebilir. Araştırmacılar renk değişimine neyin sebep olduğunu araştırdı ve malzemenin olası uygulamalarını (örneğin görünmez bir sahteciliğe karşı etiket olarak) test etti.

Bulgular dergide yayınlandı Angewandte Chemie Uluslararası Sürümü.

Hackmanit, sentetik olarak da üretilebilen, özellikleri ve uygulamaları Finlandiya’daki Turku Üniversitesi’ndeki Akıllı Malzeme Kimyası Grubu tarafından incelenip daha da geliştirilen doğal bir mineraldir. Hackmanit fotokromiktir, yani UV ışınlarına maruz kaldığında rengi beyazdan pembeye veya menekşe rengine değiştirebilir. Hackmanit uygun bir süre boyunca beyaz ışığa maruz bırakıldığında veya 100°C’ye (212°F) ısıtıldığında rengi orijinaline geri döner.

Üniversiteden baş araştırmacı Profesör Mika Lastusaari şöyle diyor: “Bu yeni malzemenin geliştirilmesi, araştırma grubumuzdaki bir öğrenci tarafından yürütülen bir tez projesiyle başladı. Proje, malzemeye sodyum yerine kalsiyum katıldığında hackmanitin renk değiştirme özelliklerinin değiştiğini gösterdi. Pembe veya mora dönmek yerine malzeme sarıya döndü. Ayrıca bazı malzeme örneklerinin gözle görülür şekilde renk değiştirmediğini ancak benzer renk değişikliklerinin insan gözüyle görülemeyen yakın kızılötesi bölgede meydana geldiğini fark ettik.” Turku’nun.

Bir yan ürün odak noktası haline geldi

Sarıya dönen malzeme kalsiyum hackmanitti ancak yakın kızılötesi bölgedeki aktif malzeme kankrinit mineral ailesine ait davyne idi. Davyne, çalışma sırasında kalsiyum hackmanit sentezinin bir yan ürünü olarak üretildi. Kalsiyum hackmanit ve davyne aynı kimyasal formüle sahiptir ancak atom yapıları farklıdır.

Araştırmanın ilk aşamalarında, malzemenin kimyasal dengesi davynden ziyade kalsiyum hackmanite doğru kaydığı için araştırmacılar saf davyne üretmenin zor olduğunu gördüler.

Araştırma grubu, diğer şeylerin yanı sıra malzeme mühendisliğinde geliştirilen makine öğrenimi yöntemlerini kullanarak, malzeme mühendisliği araştırmacılarıyla işbirliği içinde malzemeyi optimize etmeye ve üretim sürecini geliştirmeye devam etti. Sonunda araştırmacılar davyne’nin mümkün olan en saf formunu üretmeyi başardılar.

Lastusaari, “Ancak bu aşamada, renk değişimine neyin sebep olduğu bizim için hala bir gizemdi. Mekanizmanın hackmanitinkine benzer olduğunu varsaydık; burada renk değişimi, bir elektronun yapıdaki belirli bir iyondan bir klor boşluğuna aktarılmasından kaynaklanır ve bu boşluğun boyutu, malzemenin dönüş rengini belirler” diyor.

“Ancak davyne’nin yapısı farklı ve malzemede hackmanite özgü boşluklar yerine uzun, boş tüneller var. Sonunda davyne’nin renk değiştirme mekanizmasının hackmanite benzer olduğunu göstermeyi başardık.”

Kullanımları olan görünmez bir sinyal

Araştırmacılar, davyne’nin insan gözüyle tespit edilemeyecek şekilde renk değiştirdiği bilinen tek malzeme olduğunu söylüyor. Malzemenin orijinallik veya güvenlik işaretleri gibi çeşitli uygulamaları olabilir. Çalışma aynı zamanda bu uygulamaların fizibilitesini de test etti.

“Bu tür sahteciliğe karşı etiketler banknotlarda, pasaportlarda ve diğer resmi belgelerin yanı sıra birçok tüketici ürününde de kullanılıyor. Tüm renk algılama filtrelerinin çıkarıldığı ucuz bir kamera kullanarak davyne’in işlevselliğini test ettik, böylece kalan silikon çip özellikle davyne’e uygun bir dalga boyu aralığını tespit etti.”

Testler, kameranın hassasiyeti ayarlandığında Davyne’nin renk değişiminin kızılötesi ışık altında net bir şekilde tespit edilebildiğini gösterdi.

Lastusaari, “Davyne’in diğer görünmez sahteciliğe karşı markalama malzemelerine göre avantajı, yakın kızılötesi aktivitesinin açılıp kapatılabilmesidir. Pratikte bu, markalamanın inceleme için görünür olacak şekilde etkinleştirilebileceği ve ardından görünmez bir duruma geri dönülebileceği anlamına gelir” diyor.