Wat is je lievelingskleur? Als je blauw hebt geantwoord, je bent in goed gezelschap. Blauw overtreft alle andere kleurvoorkeuren wereldwijd met een ruime marge.

Hoe graag mensen er ook naar kijken, blauw is een moeilijke kleur om uit de natuur te halen. Als chemicus die de modificatie van natuurlijke producten bestudeert om technologische problemen op te lossen, Ik realiseerde me dat er behoefte was aan een kluis, niet giftig, kosteneffectieve blauwe kleurstof. Dus mijn Ph.D. student, Barbara Freitas-Dörr, en ik bedacht een methode om de pigmenten van rode bieten om te zetten in een blauwe verbinding die in een breed scala aan toepassingen kan worden gebruikt. We noemen het BeetBlue.

Natuurlijke bronnen van blauw

Blauw wordt sterk geassocieerd met de natuur, grotendeels omdat het wordt weerspiegeld in de lucht en op waterlichamen. Maar vergeleken met andere kleuren, blauwe pigmenten worden niet vaak gevonden in levende organismen.

De veren van veel vogels zijn blauw, niet omdat ze een pigment produceren, maar omdat de microscopische structuur van hun veren licht kan filteren. Dit fysische fenomeen is zeer interessant, maar moeilijk toe te passen voor algemene toepassingen.

Planten produceren zelden blauwe tinten. Wanneer ze dat doen, hun pigmenten blijven zelden stabiel na extractie. Hetzelfde geldt voor blauwe paddenstoelen zoals de indigo melkachtige hoed en andere soorten die bij verstoring een blauwe vlek ontwikkelen.

Rood wordt blauw

Je vraagt ​​je misschien af ​​hoe iets roods in iets blauws kan worden veranderd. Eén benadering is om de manier te veranderen waarop de moleculen licht absorberen en reflecteren.

Het witte licht dat uit je lamp komt, bevat een regenboog van kleuren, ook al kun je ze niet zien - zonder het gebruik van een prisma, dat is. Het oppervlak van je rode stoel ziet er rood uit omdat, op moleculair niveau, het absorbeert alle kleuren behalve rood, die wordt weerspiegeld en uiteindelijk uw ogen bereikt.

De kleur van je stoel zou van rood in blauw veranderen als je de moleculaire structuur van zijn kleurstof zou veranderen, waardoor het blauw licht reflecteert in plaats van rood. Het geheim zit in het aantal koolstofatomen in de kleurstof en hoe ze met elkaar verbonden zijn.

Bieten produceren chemische verbindingen genaamd betalains, die natuurlijke pigmenten en antioxidanten zijn. De chemische structuur van betalains kan worden aangepast om bijna elke tint te produceren. We realiseerden ons dat als we het aantal alternerende enkelvoudige dubbele bindingen in betalain-moleculen zouden vergroten, we konden hun kleur veranderen van oranje of magenta naar blauw.

Het maken van blauwe kleurstof met voldoende intensiteit en lichtechtheid is moeilijk omdat het geel en oranje licht efficiënt moet absorberen. Het oplossen van dit probleem vereiste veel moleculaire aanpassingen.

Mijn lab werkt al meer dan 10 jaar met betalains om hun functie in de natuur en hun unieke chemische eigenschappen te begrijpen. er was dus maar één experiment nodig om BeetBlue te produceren. (Het duurde meer dan twee jaar om het proces te optimaliseren, Hoewel.)

We braken de betalain-moleculen uit elkaar met behulp van alkalisch water met een pH van 11. Daarna mengden we de resulterende verbinding, genaamd betalamic zuur, met een commerciële chemische verbinding genaamd 2, 4-dimethylpyrrool in een open vat bij kamertemperatuur. BeetBlue wordt vrijwel direct gevormd.

Omdat we de karakteristieke koolstof-stikstof chemische binding van betalains veranderden in een koolstof-koolstof binding, BeetBlue is een nieuwe klasse van pseudo-natuurlijke kleurstoffen die we quasibetalains noemen.

Kleur je leven blauw

De chemische synthese van BeetBlue is snel en zeer eenvoudig. In feite, het is zo eenvoudig dat iedereen het kan als alle chemicaliën beschikbaar zijn.

BeetBlue lost gemakkelijk op in water en andere oplosmiddelen, behoudt zijn kleur in zure en neutrale oplossingen, en kan een alternatief bieden voor dure blauwe kleurstoffen die vaak giftige metalen bevatten, die de reikwijdte van hun toepassingen beperken.

Zowel levende zebravisembryo's als gekweekte menselijke cellen werden niet aangetast door BeetBlue. Hoewel er meer experimenten nodig zijn om ervoor te zorgen dat het veilig is voor menselijke consumptie, misschien kun je je haar verven, pas je kleding aan of kleur je eten in de toekomst met een kleurstof gemaakt van bieten.

Dit werk toont het belang van fundamentele wetenschap voor de ontwikkeling van technologische toepassingen. We hebben geen patent aangevraagd op BeetBlue. We willen dat mensen het vrij gebruiken en begrijpen, door op een andere en duurzame manier met de natuur om te gaan, de toekomst kan rooskleurig zijn.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.