200 yıl sonra keşfedilen yeni mavi

Kısa cevap

YInMn mavisi 2009'da Oregon Devlet Üniversitesi'nde, elektronik için yeni malzeme arayan bir ekibin fırınından beklenmedik biçimde çıktı; ama sanatçıların boyasına girebilmesi 2020'yi buldu. Aradaki on bir yılda pigmentin patenti alındı, 2015'te bir boya şirketine lisanslandı, 2017'de önce yalnız endüstriyel kaplama ve plastikler için sınırlı bir onay aldı ve ancak 2020'de ABD Çevre Koruma Ajansı'nın geniş ticari onayıyla sanat boyasına izin verildi. Yeni bir pigmentin rengi ne kadar güzel olursa olsun, zararsızlığının, dayanıklılığının ve üretim maliyetinin kanıtlanması yıllar alır; YInMn mavisinde indiyum gibi pahalı hammaddeler, fiyatı bugün de yüksek tutar.

Fırından çıkan mavi

Mas Subramanian ve yüksek lisans öğrencisi Andrew Smith, Oregon Devlet Üniversitesi'nde elektronik uygulamalar için yeni metal oksitler deniyordu. Oregon Devlet Üniversitesi'nin haberine göre ekip, siyah renkli manganez oksidi başka kimyasallarla karıştırıp yaklaşık 1.100 santigrat dereceye, yani yaklaşık 2.000 Fahrenhayt dereceye yakın bir sıcaklıkta fırınladı. Örneklerden biri parlak bir mavi olarak çıktı. Bileşiğe içindeki üç elementin, itriyum, indiyum ve manganezin simgelerinden YInMn mavisi dendi.

RH-02, bu buluşu mavinin uzun tarihinin son halkası olarak kısaca anmıştı. Subramanian'a göre çoğu pigment şansla bulunur, çünkü bir malzemenin rengi yalnız kimyasal bileşimine değil, atomların kristal yapıdaki dizilişine de bağlıdır; önce birinin malzemeyi yapması, sonra yapısını inceleyip rengi açıklaması gerekir.

Mavinin kaynağı: bir atomun konumu

Rengin nereden geldiği, keşfi anlatan 2009 makalesinde açıklandı. MA-01'de gördüğümüz kromofor, burada tek bir iyonun belirli bir kristal konumudur.

Yani pigment kırmızı ve yeşil ışığı soğurur, maviyi yansıtır. Oregon Devlet Üniversitesi'ne göre malzeme yağda ve suda bile çok kararlıdır ve rengi solmaz; güneş ışığının kızılötesi bölümünü de yansıtır.

Laboratuvardan tüpe on bir yıl

YInMn mavisinin takvimi, bir pigmentin satışa çıkmasının neden bu kadar uzun sürdüğünü adım adım gösterir.

Bu sürece ticarileşme denir: bir buluşun laboratuvardan çıkıp satılabilir bir ürüne dönüşmesi. Takvimin gösterdiği, rengin kendisinin sorun olmadığıdır. Sorun, yeni bir maddenin zararsız olduğunun, farklı ortamlarda dayanıklı kaldığının ve büyük miktarda tutarlı biçimde üretilebildiğinin kanıtlanmasıdır. Her yeni kullanım alanı ayrı bir onay ister.

Güzel bir mavi, pahalı bir pigment

Onaylar tamamlansa da bir engel kalır: maliyet. Carrie Arnold'un C&EN'deki yazısına göre YInMn mavisinin yapımında gereken geçiş metalleri, rengin hiçbir zaman ucuz olmayacağı anlamına gelir. Darmstadt Teknik Üniversitesi'nden emekli malzeme bilimci Gerhard Pfaff bunu açıkça söyler.

Bir pigmentin ticari başarısı, yalnız rengine değil, bir boyacının, bir plastik üreticisinin ya da bir ressamın ödemeye razı olacağı fiyata da bağlıdır.

Örnek — bir portre fonunda yeni mavi

Neden bir sanatçı ya da fotoğrafçı dayanıklı ve güvenli yeni bir maviyi önemsesin? TK-17'deki afiş hesabı bunun cevabını vermişti: tenlerin hepsi renk çemberinin sıcak yarısında toplanır, mavi ise tam karşı yakada durur. O hesapta mavi bir fonla her ten arasında yüz yirmi dereceyi aşan bir ton açısı kalırken, kırmızı bir fonla bu açı kırk derecenin altına iniyordu.

Bu yüzden mavi, portre fonlarında, tiyatro dekorlarında ve dış cephelerde her tenden yüzü ayıran bir zemin olarak değerlidir. Ama bir fon yıllarca güneşte kalacaksa solmaması, bir ressamın elinde kalacaksa zararsız olması gerekir. YInMn mavisinin solmaması ve güneşin kızılötesini yansıtıp daha az ısınması, bu işleri kolaylaştıran özelliklerdir. Buradaki sayılar TK-17'deki temsilî bir maviyle hesaplanmıştır; YInMn mavisinin ölçülmüş tayfıyla yapılmış bir hesap değildir.

Sık yapılan yanlış

Özet

1. YInMn mavisi 2009'da elektronik malzeme arayan bir ekibin fırınından tesadüfen çıktı; mavisi, üçgen çift piramit konumdaki Mn³⁺ iyonunun kırmızı ve yeşili soğurmasından gelir.
2. Keşiften sanatçı boyasına on bir yıl geçti: 2015'te lisans, 2017'de endüstriyel kaplama ve plastikler için düşük hacim muafiyeti, 2020'de geniş ticari onay. Her yeni kullanım alanı ayrı bir kanıt ister.
3. Pahalı hammaddeler yüzünden pigment bugün de pahalıdır; solmaması ve kızılötesini yansıtması onu dış cephe ve portre fonları için değerli kılar.

Kendini sına

1. (Kolay) YInMn adı nereden gelir?
2. (Kolay) YInMn mavisi neden mavi görünür?
3. (Orta) Yeni bir pigmentin ticari başarıya ulaşması neden yıllar sürer?
4. (Orta) 2017 ile 2020 onayları arasındaki fark nedir?
5. (Zor) Pfaff YInMn mavisi için neden «iyi bir pigment» demeye çekinir?
6. (Zor) Mavi bir portre fonu neden farklı tenlerden yüzleri ayırmakta işe yarar ve bu fon için pigmentin hangi özellikleri önemlidir?

Cevaplar

1. İçindeki üç elementin, itriyum, indiyum ve manganezin kimyasal simgelerinden. Bkz. "Fırından çıkan mavi".
2. Çünkü üçgen çift piramit konumdaki Mn³⁺ iyonu kırmızı ve yeşil ışığı güçlü biçimde soğurur ve maviyi yansıtır. Bkz. "Mavinin kaynağı: bir atomun konumu".
3. Çünkü rengin güzel olması yetmez: maddenin zararsız olduğu, farklı ortamlarda dayanıklı kaldığı ve büyük miktarda tutarlı üretilebildiği kanıtlanmalı, her kullanım alanı için ayrı onay alınmalı ve fiyat alıcıların ödeyebileceği düzeye getirilmelidir. YInMn mavisinde keşiften sanatçı boyasına on bir yıl geçti. Bkz. "Laboratuvardan tüpe on bir yıl".
4. 2017'deki düşük hacim muafiyeti, pigmentin yalnız endüstriyel kaplama ve plastiklerde sınırlı kullanımına izin verdi; 2020 onayı ise sanatçı boyaları dahil geniş ticari kullanımı açtı. Bkz. "Laboratuvardan tüpe on bir yıl".
5. Çünkü hammaddeleri çok pahalıdır; renk çok güzel olsa da bir pigmentin iyi sayılması için makul bir maliyetle üretilebilmesi gerekir. Bkz. "Güzel bir mavi, pahalı bir pigment".
6. Çünkü mavi, bütün tenlerin sıcak bölgesinin karşısında durur ve TK-17'deki hesapta her tenle arasında yüz yirmi dereceyi aşan bir ton açısı bırakır. Uzun süre güneşte kalacak bir fon için solmaması, kızılötesini yansıtıp az ısınması ve zararsız olması önemlidir. Bkz. "Örnek".

Kaynaklar

• Smith, A. E., Mizoguchi, H., Delaney, K., Spaldin, N. A., Sleight, A. W. ve Subramanian, M. A., «Mn³⁺ in trigonal bipyramidal coordination: a new blue chromophore», Journal of the American Chemical Society 131(47): 17084–17086, 2009.
• Steve Lundeberg, «Historic blue pigment discovered at Oregon State approved for commercial use», Oregon State University College of Science, 18 Haziran 2020.
• Carrie Arnold, «This striking blue made pigment history. Could red be next?», Chemical & Engineering News, 2025.

Sonraki adım

MA-08 pigmentten yapıya geçiyor: ince film girişimini, fotonik kristalleri, yanardönerliği, sabun köpüğünü ve solmayan yapısal renkleri anlatıyor ve öğütülmüş bir mavi kelebek kanadının neden mavi kalmadığını soruyor. Kromoforun kimyasını MA-01, mavinin kültürel tarihini RH-02 anlatmıştı.