Ученые установили, что причина выцветания лазуритовых красителей кроется в дестабилизации синего хромофора внутри малых зерен минерала. Крупные же зерна сохраняют цвет благодаря стабилизирующему действию микровключений кальцита. Эти открытия принципиально важны для создания долговечных пигментов для художественных красок, декоративных составов, цветной керамики, глазурей и реставрационных работ. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ).
Проблема непостоянства синего камня
Лазурит, минерал с великолепным глубоким синим цветом, широко применяется в производстве природных красителей. Однако его оттенки и долговечность существенно различаются, а пигменты на его основе часто теряют яркость. Исследователи связывают это с вариациями в содержании окисленной и восстановленной серы и размером минеральных частиц. Явление зависимости цвета от размера частиц получило название цветового размерного эффекта, но его механизм оставался загадкой. Раскрытие этой тайны — ключ к созданию ярких и устойчивых пигментов, превосходящих синтетические аналоги.
Международное исследование сибирского минерала
Специалисты Института геохимии имени А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск), Института земной коры СО РАН (Иркутск) и Университета Бар-Илана (Израиль) изучили образцы лазурита из прибайкальских месторождений. Минералы с размером зерен менее 0,04 мм и 0,1–0,2 мм подверглись термическому воздействию при 800°С в течение 8 часов, после чего эксперты проанализировали изменения их цвета, структуры и состава.
Секрет синевы в химии серы
С помощью электронной микроскопии, спектроскопии и термического анализа ученые выявили основу окраски: насыщенный синий цвет лазурита создает исключительно трисульфидный радикал. Иные формы серы либо не влияют на оттенок, либо, как тетрасульфидная молекула (красный хромофор), могут добавлять пурпурные нотки.
Спасительная роль кальцита
Нагрев показал поразительный контраст: мелкие зерна лазурита (до 0.04 мм) бледнели, а более крупные (0.1–0.2 мм) усиливались в цвете, приобретая фиолетовый оттенок. Ключ к стабильности — микровключения кальцита (карбоната кальция) в крупных частицах. Кальцит поддерживает баланс окисленных и восстановленных форм серы, защищая синий хромофор.
Почему исчезает цвет?
В малых зернах кальцитовые включения при нагревании мигрируют к поверхности и разрушаются, теряя способность регулировать серный баланс. Оставшийся без защиты трисульфидный радикал быстро окисляется воздухом, приводя к полной потере цвета лазуритом.
Перспективы создания вечных красок
«Полученные нами результаты открывают перспективу создания лазуритовых пигментов, исключительно стойких к выцветанию под действием воздуха и температуры», — делится руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, д.х.н. Владимир Таусон (ИГХ СО РАН). — «Пигмент из мелкозернистого лазурита (менее 0.04 мм) уязвим, тогда как использование крупных частиц (от 0.2 мм) не только сохраняет цвет, но и делает его глубже. Дальнейшие исследования помогут раскрыть полную картину поведения лазурита в различных условиях». Планируется изучение влияния атмосферы, времени, температуры и состава на минерал.
Источник: indicator.ru
