علماء يطورون بلورة تغيّر لونها عند ملامسة الملوثات

في إنجاز علمي جديد، طوّر باحثون من معهد شيبورا للتكنولوجيا في اليابان بلورة مبتكرة قادرة على تغيير لونها عند ملامستها لمواد ملوثة.

وتعتمد هذه البلورة على تصميم جزيئي جديد يُدعى مشتق البيرازيناسين، الذي يجعل البلورة تتحول من اللون الأزرق المخضر إلى الأحمر البنفسجي عند تعرضها لمادة النفثالين، وهي من الملوثات المعروفة للهواء والماء.

تحول لوني قابل للعكس

من أبرز مميزات هذه البلورة أن التغير اللوني الذي يحدث لها عند التعرض للنفثالين هو تحول قابل للعكس؛ أي أنها تعود إلى لونها الأصلي بعد إزالة المادة الملوثة، مما يتيح إعادة استخدامها.

ويأمل العلماء أن تفتح هذه الخاصية الباب أمام تطوير جيل جديد من أجهزة الاستشعار الكيميائية، التي يمكن أن تلعب دورًا محوريًا في حماية صحة الإنسان والحفاظ على البيئة.

آلية التفاعل: نقل الشحنة

يشير فريق البحث إلى أن التفاعل بين البلورة والنفثالين يعتمد على آلية تُعرف بـ "نقل الشحنة"، وهي حركة الإلكترونات التي تسبب التغير في اللون.

يمكن أن يتم هذا النقل داخل الجزيء ذاته أو بين جزيئين مختلفين. هذه الظاهرة مستخدمة في العديد من التطبيقات مثل الأصباغ وشاشات OLED.

تحديات التصميم الجزيئي

يجمع تصميم بلورة البيرازيناسين بين نوعين من نقل الشحنة: الداخلي وبين الجزيئات، وهو أمر نادر وصعب التحقيق. يتطلب الأمر دقة عالية في هندسة الجزيئات والتحكم في تفاعلاتها، إلى جانب ضمان استقرار المادة تحت ظروف النقل السريع للإلكترونات.

وأكد فريق معهد شيبورا أن التغلب على هذه التحديات يمثل خطوة مهمة نحو تصميم مواد ذكية متعددة الاستخدامات.

تطبيقات مستقبلية واعدة

تفتح هذه البلورات متغيرة اللون آفاقًا واعدة في مجالات مثل علم المواد، وأجهزة الاستشعار البيئية، وربما حتى في تطوير تقنيات إلكترونية ذكية تعتمد على تغير اللون كمؤشر للتلوث أو الظروف البيئية المختلفة.