Investigadores desenvolveram um novo material “davyne” que muda de cor na região do infravermelho próximo. Uma mudança de cor que não é detetável a olho nu, mas apenas com recurso a um espectrómetro ou a uma câmara sensível ao infravermelho. Este material poderá vir a ser usado, por exemplo, como uma etiqueta invisível antifalsificação.
A hackmanita é um mineral natural que também pode ser produzido sinteticamente. As características e aplicações foram estudadas e melhoradas pelos investigadores do Grupo de Química de Materiais Inteligentes da Universidade de Turku, na Finlândia. A hackmanita é fotocrómica, o que significa que pode mudar de cor de branca para rosa ou violeta quando exposta à luz ultravioleta. A cor volta à original quando a hackmanita é exposta à luz branca por um período adequado ou quando aquecida a 100 °C.
Num estudo publicado recentemente, os investigadores descrevem o desenvolvimento do novo material com a hackmanita, designado “davyne”, que muda de cor na região do infravermelho próximo. Os investigadores estudaram a causa da mudança de cor e testaram as possíveis aplicações do material.
“O projeto demonstrou que as propriedades de mudança de cor da hackmanita são alteradas quando o cálcio é introduzido no material em vez do sódio. Em vez de ficar rosa ou violeta, o material ficou amarelo. Também notamos que algumas amostras do material não mudaram de cor visivelmente, mas mudanças de cor semelhantes ocorreram na região do infravermelho próximo, que é invisível ao olho humano”, afirmou o investigador principal, Mika Lastusaari, da Universidade de Turku.
O material que ficou amarelo era a hackmanita de cálcio, mas o material ativo na região do infravermelho próximo era o “davyne”, que pertence à família mineral da cancrinita. Durante o estudo, o “davyne” foi produzido como um subproduto da síntese da hackmanita de cálcio. A hackmanita de cálcio e o “davyne” possuem a mesma fórmula química, mas suas estruturas atómicas são diferentes.
Nos estágios iniciais do estudo, os investigadores encontraram dificuldades para produzir o “davyne” puro, pois o equilíbrio químico do material parecia deslocar-se mais facilmente para a hackmanita de cálcio do que para o “davyne”. O grupo de investigadores continuou a otimizar o material e a desenvolver o processo de fabricação em colaboração com investigadores de engenharia de materiais, utilizando, entre outras coisas, métodos de aprendizado de máquina desenvolvidos na área. No final, os investigadores conseguiram produzir a forma mais pura possível de “davyne”.
“Nesta fase, porém, ainda era um mistério para nós o que causava a mudança de cor. Presumimos que o mecanismo fosse semelhante ao da hackmanita, onde a mudança de cor é causada pela transferência de um elétron de um íon específico para uma lacuna de cloro na estrutura, e o tamanho dessa lacuna determina a cor que o material adquire. No entanto, a estrutura do “davyne” é diferente e o material possui túneis longos e vazios em vez das cavidades típicas da hackmanita. No final, conseguimos demonstrar que o mecanismo de mudança de cor do “davyne” é semelhante ao da hackmanita”, afirmou o investigador.
Os investigadores indicaram que o “davyne” é o único material conhecido que muda de cor de forma imperceptível ao olho humano. O material pode ter diversas aplicações, como em marcas de autenticidade ou segurança. No estudo os investigadores também testaram a viabilidade de aplicações.
“Este tipo de etiqueta antifalsificação é usado em notas bancárias, passaportes e outros documentos oficiais, bem como em muitos produtos de consumo. Testamos a funcionalidade do “davyne” usando uma câmara barata da qual todos os filtros de deteção de cor foram removidos, de modo que o chip de silício restante detetasse uma faixa de comprimento de onda especificamente adequada ao “davyne”.”
Os testes mostraram que a mudança de cor do “davyne” é claramente detectável sob luz infravermelha quando a sensibilidade da câmara é ajustada para o “davyne”.
“A vantagem do “davyne” sobre outros materiais de marcação anti falsificação invisíveis é que sua atividade no infravermelho próximo pode ser ligada e desligada. Na prática, isso significa que a marcação pode ser ativada para que fique visível para inspeção e, em seguida, retornar a um estado invisível”, afirma Mika Lastusaari.
O estudo foi conduzido pelo Grupo de Química de Materiais Inteligentes da Universidade de Turku, em colaboração com o Departamento de Engenharia de Materiais e o Departamento de Física e Astronomia da mesma universidade. Entre outros parceiros de investigação estiveram investigadores da Universidade Aalto, na Finlândia, do Instituto Nacional de Física Química e Biofísica, em Tallinn, Estónia, e da Universidade de Lyon, em França.
