Tinta za čitanje pod vodom
Tajno pismo koje se otkriva kad se na njega hukne – i kad god se hukne. To je novo dostignuće kemičara koji su se poigrali hidofilnošću i hidrofobnošću
Ima mnogo načina da se napiše tajno, nevidljivo pismo – ali nijedan pravi. To kažem zato što se preko Interneta mogu kupiti raznorazne „nevidljive tinte“, a u knjigama „za mlade kemičare“ lako se nađe i recept za pisanje pisma koje nitko ne može pročitati sve dok se papir ne podvrgne kemijskom – hokus-pokus – postupku. Meni se najviše sviđa pisanje otopinom salitre, kalijeva ili natrijeva nitrata. Papir impregniran salitrom gori poput baruta, pa će vatreni trag otkriti skrivenu sliku ili poruku.
Bolja od salitre je otopina kobaltova(II) klorida, CoCl2. Ako se tom „simpatetičnom tintom“ nešto napiše, teško da će se išta vidjeti. Vidjet će se tek kada se papir zagrije na temperaturu od 35 oC, jer će baš pri toj temperaturi kobaltova sol prijeći u drugu, modru modifikaciju. Da objasnim što se tu dogodilo, trebalo bi mi malo više vremena i prostora, pa ću čitateljevu znatiželju – vjerujem – zadovoljiti time što ću reći kako je riječ o oslobađanju vode iz kristalne rešetke kobaltova klorida, koji kristalizira kao heksahidrat, CoCl2·6H2O. Stoga se kobaltov klorid može smatrati i hidrokromnim bojilom, bojilom čija boja ovisi o vlažnosti (pa ga se koristi i za detekciju vlažnosti zraka).
Upravo su takvu, hidrokromnu boju nedavno napravili indijski i njemački znanstvenici te su rezultate istraživanja objavili u američkom časopisu ACS Applied Materials and Interfaces. No njihova se boja ne može isprati, poput salitre ili kobaltova klorida, a pravo rečeno nije ni riječ o boji. Iza zakukuljenog naslova „Covalently modulated and transiently visible writting: rational association of two extremes of water wettabilities“ krije se tajna novog nevidljivog pisma. Pisanje se ne zasniva na nanošenju tinte (bojila) nego na kemijskoj modifikaciji („covalently modulated“) površine po kojoj se piše. I još: izgled se površine mijenja zbog razlike u smočivosti („wettability“), a ona opet stoji u uzročnoj vezi s hidrofilnosti i hidrofobnosti, no toliko ekstremnih („two extremes“) da se pišu s prefiksom „super“ (superhidrofilnost, superhidrofobnost).
Prvo treba prirediti podlogu. Reakcijom razgranatog („branched“) polietilenimina (BPEI) i pentaakrilata 5Acl nastaje porozna polimerna tvar sa skupinama –O–CO–CH=CH2. Te skupine lako reagiraju s aminima. Kojim aminima? Bilo kojim aminima, no upravo će o aminu ovisiti hoće li podloga za pisanje postati superhidrofilna ili superhidrofobna.
Na tako pripremljenoj podlozi piše se nalivperom (znanstveno precizno: parkerovim), no to je nalivpero umjesto tintom napunjeno bezbojnom otopinom glukamina u organskom otapalu. Kako je glukamin derivat glukoze, očito je riječ o tvari topljivoj u vodi, koja će stoga dati hidrofilnu površinu. Nakon što se ta osebujna tinta osuši, površina se premaže otopinom oktadecilamina (ODA), također u organskom otapalu. Reakcijom tog amina za polimer se veže 18 ugljikovih atoma dug alkilni lanac, čime ostatak površine postaje (super)hidrofoban.
Da bi se vidjelo što je napisano nevidljivom tintom treba površinu staviti u vodu, ili je pak izložiti vlažnome zraku. Na zraku će se za hidrofilne dijelove vezati kapljice vode, a u vodi će se isto dogoditi s kapljicama ulja, no te će se kapljice, razumije se, vezati za hidrofobnu površinu. To će otkriti skrivenu poruku – no vidljivost se može povećati dodatkom fluorescentne boje.
Ono po čemu se ovo nevidljivo pismo razlikuje od dosadašnjih je njegova izuzetna postojanost. Pismo napisano glukaminom moglo se čitati i nakon stotinu ciklusa vlaženja (slova se vide) i sušenja (slova se ne vide). Može se čitati u rasponu temperature od 10 do 100 oC, bitno je samo da zrak bude zasićen vodenom parom: dovoljno je hunkuti, pa da se pojave slova. Zbog poroznosti materijala otopine glukamina i oktadecilamina prodiru duboko, pa je podloga otporna i na habanje.
Primjena? Sigurno ne za agenta 007. Prelako se čita. Namjena novog skrivenog pisma je obilježavanje farmaceutskih i drugih proizvoda radi sprječavanja krivotvorenja. Kombinacijom premaza površine otopinama dvaju amina mogu se – pokazali su autori spomenutog znanstvenog rada – tiskati samo 0,1 mm velike zaštitne markice, pa i crtični kod (barkod). To bi pak omogućilo automatsko otkrivanje krivotvorina jer bi se sve moglo svesti na čitanje barkoda, koji bi se pokazao ili se ne bi pokazao na vlažnome zraku.
Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor više od stotinu znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te mrežne stranice Zg-magazin i, naravno, BUG online. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda, a danas je urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.