Als antwoord op de wereldwijde bezorgdheid over de schadelijke effecten van chemische stoffen op de menselijke gezondheid en het milieu, de meeste ontwikkelde landen hebben het gebruik van kleurstoffen die zware metalen of kankerverwekkende organische verbindingen bevatten wettelijk beperkt; dus, het vervangen van dergelijke gekleurde materialen door veiligere stoffen is een dringende kwestie. Hierdoor gemotiveerd, een onderzoeksgroep van de Universiteit van Nagoya heeft ontdekt dat pigmenten van verschillende kleuren kunnen worden verkregen door fijne silicadeeltjes (wit poeder) en een complex van ijzer en looizuur (zwarte verbinding) te combineren, beide zijn goedkope en onschadelijke stoffen die worden gebruikt voor voedingsmiddelen en cosmetica. De pigmenten zullen naar verwachting een alternatief zijn voor conventionele schadelijke kleurmaterialen. Deze studie werd gerapporteerd in ACS Duurzame Chemie &Engineering op 8 augustus, 2019.

Sommige conventioneel gebruikte pigmenten en kleurstoffen bevatten zware metalen en zijn kankerverwekkend, waardoor de noodzaak ontstaat om ze te vervangen door goedkopere en veiligere kleurstoffen. In dit onderzoek, de groep bereidde veilige en goedkope pigmenten met fijne deeltjes op basis van silica, die overvloedig is op aarde, en tannine-ijzer (Fe-TA), afgeleid van looizuur (TA) en ijzer (Fe) verkregen uit planten. Door de grootte van de fijne deeltjes bestaande uit silica en ijzertannaat te veranderen, de resulterende kleur kan worden gewijzigd. In aanvulling, de hoekafhankelijkheid van de resulterende kleur kan worden verminderd door de aggregatietoestand van de deeltjes te veranderen. In aanvulling, de aanwezigheid van TA verhoogt de mechanische stabiliteit van het pigment en verbetert de hechting aan het glassubstraat, waardoor het geschikt is voor coatingtoepassingen.

De hoofdauteur zegt:"In ons dagelijks leven, pigmenten en kleurstoffen die een deel van het zichtbare spectrum absorberen en andere kleuren licht verstrooien of doorlaten, worden veel gebruikt. Echter, de natuurlijke wereld bevat niet alleen dit soort pigmenten en kleurstoffen, maar ook structureel gekleurde materialen, die levendige kleuren weergeven vanwege de interactie van hun fijne structuur met licht. Gezien het feit dat, het lijdt geen twijfel dat de veilige en goedkope structureel gekleurde pigmenten die in deze studie zijn geïntroduceerd, nuttig zullen zijn voor het dagelijks leven."

Structureel gekleurde materialen kunnen verschillende kleuren weergeven op basis van het principe van de drie primaire kleuren van licht. In aanvulling, materialen waarvan de kleuren niet afhankelijk zijn van de kijkhoek kunnen worden voorbereid. In de toekomst, de groep verwacht dat onderzoek naar structureel gekleurde materialen zal leiden tot de ontwikkeling van veilige en goedkope kleurstoffen.