Chemicy z University of California w Stanach Zjednoczonych zaprezentowali prototyp specjalnego nośnika – “papieru” wielokrotnego zapisu, opartego na właściwościach tzw. barwników redoks. Wytworzone pod wpływem promieniowania ultrafioletowego napisy usuwane były poprzez wygrzewanie materiału w temperaturze 115 stopni Celsjusza. Badania wykazały, że przeroczysty, prototypowy nośnik można zadrukowywać i “wymazywać” ponad 20 razy bez istotnej utraty kontrastu i rozdzielczości.
Wynalezienie papieru – materiału stosowanego jako podłoże do pisania i zadrukowywania w znacznym stopniu przyczyniło się do rozwoju naszej cywilizacji. Jego produkcja i wykorzystanie na masową skalę wpłynęło jednakże negatywnie na ochronę środowiska, ze względu na bezustanną wycinkę drzew. Zmniejszenie produkcji i zużycia tradcyjnego papieru powstającego z rozdrobnionej masy pochodzenia roślinnego jest wysoce pożądane. Według niektórych badań, 90% wszystkich informacji w przedsiębiorstwach zostaje wydrukowanych na papierze, mimo że większość jest odrzucana po zaledwie jednorazowym wykorzystaniu. Takie marnotrawstwo papieru jak i atramentowych tuszy, nie wspominając o dodatkowym zanieczyszczeniu środowiska może zostać ograniczne, jeżeli podłoża można zapisać więcej niż jeden raz bez potrzeby recyklingu. Dlatego opracowanie alternatywnego nośnika, który może być stosowany wielokrotnie, stało się priorytetem dla naukowców w wielu laboratoriach na świecie.
Badacze z USA wyprodukowali “papier” wielokrotnego zapisu poprzez pokrycie polimerowgo podłoża cienką warstwą mieszanki popularnego błękitu metylowego oraz katalizatora – nanokryształów dwutlenku tytanu (TiO2). Błękit metylowy rozpuszczony w wodzie daje intensywny, niebieski roztwór. Stosowany jest m.in. jako wskaźnik pH, środek diagnostyczny, przeciwbakteryjny oraz przy zatruciach.
Naukowcy wytworzyli maski fotograficzne, które przez odpowiednie otwory i wzory układające się w obrazy i/lub bloki tekstu stosownie regulowały dopływ promieniowania ultrafioletowego, emitowanego przez specjalną “drukarkę” wyposażoną w lampę UV. Wiązka promieniowania UV doprowadzała do redukcji barwnika w wyniki reakcji katalitycznej. Obszary, do których dotarły promienie UV zostały “wybielone”, a w miejscach zakrytych przez wzory pozostały widzialne dla ludzkiegro oka bloki napisów. Zespół badaczy ocenił trwałość takiego wydruku na 60-72h (około 3 dni). Rozszerzając testy, chemicy z Kaliforni dodali do błękitu metylowego hydroksyetylocelulozę (z ang. hydroxyethylcellulose, HEC) powstającą w wyniku reakcji celulozy i tlenku etylenu. Żelująca i zagęszczająca substancja powszechnie stosowana jest w produkcji kosmetyków i środków czyszczących. Przyłączenie hydroksyetylocelulozy do barwnika pozwoliło na 20-krotne powtórzeniu procesu zapisywania-wymazynia napisów z nośnika, bez znaczącego wpływu na pogorszenie kontrastu i rozdzielczości. Naniesione bloki były łatwo usuwane przez przyspieszone utlenianie (ogrzewanie) w temperaturze 115 stopni Celsjusza przez około 10 minut. Według naukowców proces wymazywania napisów nie stanowi żadnego problemu, gdyż większość znanych drukarek laserowych wymaga do działania temperatury okoły 200 stopni Celsjusza, w celu naniesienia na powierzchnię papieru cząsteczek uwalnianych z tonera.
Zespół spodziewa się, że koszt końcowy nowatorskiego “papieru” byłby zbliżony do tradycyjnego, ze względu na rynkową ogólnodostępność i niską cenę użytych materiałów. Obecnie badacze skupiają się na zwiększeniu ilości możliwych cykli zapisu-kasowania do 100 oraz trwałości napisów w warunkach pokojowych.
Źródło:
Wenshou Wang, Ning Xie, Le He, Yadong Yin. Photocatalytic colour switching of redox dyes for ink-free light-printable rewritable paper. Nature Communications, 2014; 5: 5459 DOI: 10.1038/ncomms6459
Rewritable paper, Credit – Yin Lab, UC Riverside