Ako se živa zagrijava dulje vremena na zraku pri temperaturi od 300 ^oC, ona će pocrveniti ili – točnije – pretvorit će se u crveni prah, prah živina(II) oksida, HgO. No zagrije li se opet taj prah  na višu temperaturu, on će otpustiti kisik te će nastati živa. To je poznati Lavoisierov pokus, pokus kojim je krajem 18. stoljeća znameniti francuski kemičar pokazao i dokazao da se iza „ovapnjenja“ (kalcinacije) kovina krije proces oksidacije, reakcija spajanja metala s kisikom. (Točnije bi bilo reći da je to Priestleyjev pokus, jer ga je prvi izveo engleski kemičar Joseph Priestley, no nije ga ispravno protumačio.) No ta nas za povijest kemije važna reakcija ovdje ne zanima. Zanima nas nešto drugo. Živin oksid se može dobiti ne samo zagrijavanjem žive na zraku, nego i taloženjem živinih soli lužinom. Iako tako dobiven  živin oksid ima istu kemijsku formulu, HgO, pa čak i istu kristalnu strukturu, boja mu nije crvena nego žuta. Zašto?

Riječ je disperzivnoj ili, općenitije, strukturnoj boji. Boja tvari ne ovisi samo o kemijskom sastavu i možebitnoj kristalnoj modifikaciji, nego i o veličini čestica od kojih je načinjena. Čestice žutoga živina oksida, dobivenog taloženjem, manje su od čestica crvenog oksida, nastalog oksidacijom žive. U to se možemo lako uvjeriti, jer se zagrijavanjem žutoga oksida dobiva crveni: manje se čestice udružuju u veće.

Iz te odavno poznate pojave slijede dalekosežne posljedice, a nadasve zamamne tehnološke primjene. Ako bi kemičari napravili čestice polietilena sasvim određene veličine mogli bismo izrađivati raznobojnu plastičnu ambalažu koja bi se lako reciklirala, a usto za njezinu proizvodnju ne bi trebalo trošiti skupe i počesto otrovne pigmente. No sve je to, štono se kaže, na dugom štapu. Neki je naš kemičar utrošio najbolje godine svoga profesionalnoga života u uzaludnom naporu da dobije jednako velike čestice polietilena. Nije u tome, razumije se, uspio. A i da je uspio, ne bi mnogo postigao. Jer nije dovoljno da sve čestica strukturnog pigmenta budu jednako velike. One moraju biti i posve oble (da im boja ne ovisi o smjeru upadne zrake) a usto trebaju dobro prianjati uz površinu. Kako to postići?

Mnogo više sreće od tog našeg kemičara, inače na radu u Sjedinjenim Državama, imala je ekipa kineskih znanstvenika koja je svoje razultate objavila u prosinačkom broju časopisa Matter. Njihova je misao vodilja bila jednostavna: zašto izmišljati nešto novo, kad sve što treba već nalazimo u prirodi! Riječ je o tome da nanočestice daju boju, u obliku melanosoma, perju ptica te da se, s druge strane, školjke pričvršćuju za podlogu prirodnim ljepilom – polimerom dopamina. I tako je nastala nova vrsta disperzivnih boja, „bio-inspired self-adhesive pigments“ – nanočestice sastavljene od kremene jezgre na koju su naneseni slojevi polidopamina (PDA) i grafenovog oksida (GO).

Sve počinje od čestica silicijeva dioksida, promjera 200 do 270 nanometara. Na tu se jezgru potom nanosi sloj polidopamina, a zatim sloj grafenovog oksida te se postupak ponavlja dok se ne dobiju čestice željene veličine i strukture – o čemu će, jasno, ovisiti boja pigmenta. Veće čestice reflektirat će svjetlost veće valne duljine, što znači da se boja čestica njihovim rastom postupno mijenija od plave do crvene. Povećanjem pak broja slojeva grafenovog oksida (od 0 do 5) širit će se područje refleksije, pa će boje postajati življe. Rezultat: od samo tri komponente – silicijeva dioksida, grafenovog oksida i polidopamina – mogu se dobiti sve dugine boje.

Nije to sve. Miješanjem čestica s polimerom, poliakrilamidnom smolom, a potom njezinom obradom  fluorovodičnom kiselinom (da bi se uklonio silicijev dioksid), dobiva se spužvasta struktura (hidrogel) koja se, ako se razreže, sama od sebe sljepljuje (self-healing). Štoviše, boja hidrogela ovisi o temperaturi na koju je zagrijan: zeleni će gel poplaviti ako ugrije infracrvenim zračenjem (NIR).

Zbog svega toga možemo pustiti mašti na volju o budućim primjenama ove neobične vrste pigmenta. Meni prvo na pamet pada gel koji se stavlja na kožu da bi se vidjela raspodjela tjelesne temperature kod bolesnika ili sportaša. Ili lonac koji bojom pokazuje da ga ne valja rukom hvatati.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, a upravo mu je izišla još jedna: „Mala škola pisanja (za znanstvenike i popularizatore)“. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.