Ihmemateriaaliksikin nimetyn hackmaniitin kestävyyttä selvittäneet Turun yliopiston tutkijat havaitsivat, että hackmaniitti sekä kaksi muuta tutkittua mineraalia voivat UV-säteilyn vaikutuksesta vaihtaa väriä toistuvasti, ilman että niiden rakenne kuluu tai ominaisuus heikkenee. Tulokset osoittavat, että edullinen sekä helposti valmistettava hackmaniitti on kannattava materiaali myös sen erinomaisen kestävyyden vuoksi.

Hackmaniitille on kehitetty jo lukuisia eri sovelluksia, kuten UV-säteily- ja röntgenmittauslaitteet, joissa hyödynnetään materiaalin värinvaihto-ominaisuuksia.

Hackmaniitti vaihtaa väriään UV-säteilyn vaikutuksesta. Mineraalin värin palautuminen ennalleen sekä värinvaihto-ominaisuuden pysyvyys on kuitenkin askarruttanut tutkijoita, eikä tähän asti ole tiedetty, mikä materiaalin rakenteessa mahdollistaa mineraalin värin vaihtumisen ja ennalleen palautumisen.

Nyt tutkijat tutkivat kolmea luonnonmineraalia, hackmaniittia, tugtupiittia ja skapoliittia, ja selvittivät mikä niiden rakenteessa selittää sen, että kyseiset materiaalit voivat vaihtaa väriään palautuvasti.

Tutkijat osoittivat hackmaniitin värinvaihto-ominaisuuden erittäin pysyväksi.

Tutkitut väriä vaihtavat mineraalit lukeutuvat epäorgaanisiin luonnonmateriaaleihin, jotka eivät sisällä mitään elolliseen luontoon kuuluvia yhdisteitä. On kuitenkin olemassa myös orgaanisia yhdisteitä, hiilivetyjä, jotka vaihtavat säteilyn vaikutuksesta väriä palautuvasti.

– Tässä tutkimuksessa saimme ensimmäisinä selville, että myös näissä kolmessa mineraalissa tapahtuu rakenteen muutosta värjäytymisprosessissa. Mineraalien vaihtaessa väriä natriumatomit siirtyvät kohtalaisen pitkiä matkoja ja palautuvat takaisin. Tätä voidaan sanoa rakenteelliseksi hengittämiseksi. Nämä mineraalit eivät kuitenkaan hajoa vaikka tuo "hengittäminen" toistuisi hyvin monta kertaa, kertoo professori Mika Lastusaari.

Aikaisemmin on tiedetty, että skapoliitti vaihtaa väriään huomattavasti nopeammin kuin hackmaniitti ja tugtupiitti taas on huomattavasti hitaampi.

– Tämän työn tulosten perusteella selvisi, että värin vaihtumisen nopeuteen vaikuttaa se miten laajoja atomien liikkeitä tarvitaan. Nämä havainnot ovat merkittäviä tulevaisuuden materiaalikehityksen kannalta, koska nyt tiedämme mitä isäntärakenteilta vaaditaan, jotta värin vaihtumisen ominaisuuksia saadaan hallittua ja räätälöityä, toteaa väitöskirjatutkija Hannah Byron.

Aamuset-kaupunkimedia (AKM)