Aiz katras krāsas slēpjas precīza zinātne – atomu izkārtojums, molekulu saites, gaismas spektri –, un tieši šajā punktā starp molekulām un krāsām attīstās materiālzinātne un jaunas inovācijas. Gaidot Zinātnieku nakti, Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūta (LU CFI) pētnieki dalās stāstos par krāsu un zinātnes mijiedarbību mūsu ikdienas darbā un eksperimentos laboratorijās.
Dārgakmeņi rotā monarhu kroņus, nodrošina pulksteņu mehānismu darbību, kā arī tiek izmantoti zinātniskajos pētījumos un augsto tehnoloģiju iekārtās. Taču kas tiem piešķir to unikālās īpašības un žilbinošās krāsas? Skaidro Spektroskopijas laboratorijas pētnieks Rihards Ruska.
“Daudzu dārgakmeņu pamatā ir pavisam ikdienišķi savienojumi, piemēram, alumīnija oksīds (atrodams uz alumīnija folijas) vai dažādi silikāti (sastopami pludmales smiltīs). Tomēr dārgakmeņi veidojas dziļi Zemes garozā, kur karstums un milzīgs spiediens miljoniem gadu ļauj šiem savienojumiem kristalizēties sakārtotās struktūrās, veidojot skaistus kristālus. Tīrā veidā šie materiāli parasti ir caurspīdīgi un bezkrāsaini.”
“Bet kāpēc, piemēram, rubīns ir sarkans, bet safīrs – zils, lai gan abi ir veidoti no viena un tā paša savienojuma – alumīnija oksīda? Noslēpums slēpjas nelielās ķīmiskās novirzēs un kristālrežģa defektos. Pietiek tūkstošiem citu atomu starpā būt tikai dažiem hroma atomiem, lai caurspīdīgs alumīnija oksīda kristāls kļūtu par spilgti sarkanu rubīnu. Kāpēc? Šo atomu klātbūtne maina to, kā materiāls absorbē redzamo gaismu. Spektroskopijā mēs izmantojam šo fenomenu kā izpētes rīku," skaidro Rihards.
Apstarojot materiālu ar gaismu un pētot tā absorbētās gaismas spektru, LU CFI zinātnieki var precīzi noteikt tā ķīmisko sastāvu. Līdzīga pieeja tiek izmantota arī, piemēram, Eiropā topošajā ITER kodolsintēzes reaktorā. Tur ar gaismu tiek analizēti pret plazmu vērstie sienu materiāli, lai pārliecinātos, ka tajās nav iemaldījies kāds svešs atoms vai sienas nav sākušas plaisāt.
Atklāj vēl citus krāsainus zinātnes brīnumus rakstu sērijā Starp molekulām un krāsām!
