Versiera / Flickr
Penemuan pigmen yang cerah namun stabil sangat jarang terjadi, sehingga menjadikannya sangat berharga. Kini, ahli kimia Mas Subramanian memecahkan kode warna atom dan semakin mendekati warna yang paling banyak dicari.
Lebih banyak Rajeevi Subramaniansuami dan istri, keduanya berprofesi sebagai ahli kimia, mengunjungi museum seni di seluruh dunia.
Rajeevi Subramanian memang seorang pecinta seni dan pencipta, menghasilkan sketsa dan cat air yang sangat indah. Mas Subramanian membangun karir di bidang ilmu material di perusahaan kimia DuPont, seperti dilansir dalam sebuah artikel di Ilmuwan Baru.
Tapi… sesuatu berubah pada tahun 2008, ketika seni dan kimia bertabrakan di laboratorium Mas. Saat memproduksi bahan baru untuk komputer, ahli kimia tersebut menemukan a pigmen biru eksotis — sebuah penemuan tak disengaja yang akan mengubah seluruh kariernya dan secara diam-diam membentuk kembali cara dia memandang lukisan.
Tiba-tiba terpesona oleh kimia warna yang tersembunyipara ilmuwan mulai menghargai apa yang telah menjadi rasa frustrasi artistik yang sudah berlangsung lama: Sepanjang sejarah, warna-warna cerah dan tahan pudar sulit diperoleh, dan warna terbaik ditemukan secara kebetulan, bukan karena disengaja.
Bagi Subramanian, kesulitan ini merupakan tantangan ilmiah yang tidak dapat ditolak. Dia menjadi terobsesi dengan warna dan bertekad untuk mengidentifikasi struktur atom yang memunculkannya.
Pigmen di hampir semua warna dihasilkan dari laboratoriumnya. Namun, saat ini, hadiah masih belum diperolehnya: warna yang paling sulit dipahami di dunia, merah sempurna.
Warna merah tidak pernah sulit ditemukan. Apa yang selalu terbukti sulit dipahami adalah warna merah sekaligus cerah dan tahan lama.
Secara historis, warna merah anorganik paling terang bergantung pada logam beracun seperti itu kadmium atau itu Air raksa. Namun, bahan-bahan ini semakin tidak digunakan lagi, dan penggantiannya ternyata jauh lebih sulit dari yang diperkirakan.
Masalahnya tampaknya sederhana. Seperti yang dijelaskan oleh New Scientist, suatu material tampak berwarna merah karena memantulkan cahaya merah dan menyerap warna biru dan hijau. Namun, dalam praktiknya, pigmen yang paling mencolok adalah pigmen yang hanya memantulkan warna yang diinginkan, tanpa kebocoran spektral. Dapatkan ini tergantung pada bagaimana atom diorganisasikan.
“Banyak perusahaan mengatakan kepada saya bahwa, Siapa pun yang mendapat pigmen merah bisa menjadikan saya miliarder”, kata Subramanian.
Menurut New Scientist, pasar global untuk pigmen anorganik sudah bernilai lebih dari itu 23 miliar euro per tahun.
Merah… selalu menjadi masalah
Subramanian segera menyadari bahwa warna merah akan menjadi masalah yang tidak dapat diselesaikan hanya dengan memilih elemen yang tepat.
Ahli kimia telah lama mengetahui bahwa atom yang sama dapat menghasilkan warna yang sangat berbeda tergantung pada cara ikatannya. Kromium, misalnya, menghasilkan warna hijau pada zamrud, tetapi merah pada rubi, murni karena perbedaan susunan atom dalam setiap kristal.
Seperti yang dijelaskan oleh New Scientist, pada akhirnya warna ditentukan oleh pengaruh cahaya terhadap elektron. Ketika cahaya mengenai suatu pigmen, energinya dapat menyebabkan elektron “melompat” ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Lompatan mana yang diperbolehkan – dan berapa panjang gelombang cahaya yang diserap dan dipantulkan – bergantung pada struktur skala atom material. Elektron dapat berpindah antar atom, misalnya, atau antar tingkat energi dalam atom yang sama.
Nyatanya, Sulit untuk mengetahui lompatan apa yang akan terjadikarena mereka bergantung pada faktor-faktor halus: jarak antar atom, seberapa banyak elektron telah terisi, dan aturan fisika kuantum.
Dalam banyak struktur kristal, peraturan ini dengan tegas melarang transisi yang akan menghasilkan warna cerah.
Bagaimana Subramanian melampaui dirinya
Alih-alih menghadapi kompleksitas ini secara langsung, Subramanian mulai mencari cara untuk mengatasinya—menggunakan kekhasan geometri atom yang memungkinkannya aturan kuantum dilonggarkan.
Pada tahun 2024, pencariannya membawanya ke senyawa yang mengandung keadaan kromium Cr2+ yang tidak langkayang lebih umum terjadi di Bulan dibandingkan di Bumi, yang biasanya sangat tidak stabil.
Ahli kimia tersebut mengurangi konsentrasi oksigen dalam tungkunya hingga mencapai tingkat bulan dan berhasil menginduksi Cr2+ untuk membentuk struktur kristal yang tidak biasa, di mana atom kromium ditemukan dalam kotak datar.
Hasilnya bukanlah warna merah yang saya cari – tapi hampir saja. Beberapa senyawa muncul sebagai “magenta kemerahan”menunjukkan bahwa dia berada di jalur yang benar.
Daripada hanya mengandalkan lompatan elektron yang halus di dalam atom, Subramanian juga bereksperimen dengan bahan semikonduktor yang menyerap cahaya ketika elektron melompat sepenuhnya keluar dari orbitnya—seperti yang terjadi pada kadmium sulfida berwarna kenari (namun beracun).
Namun, kemajuannya masih belum pasti. Subramanian mengakui bahwa dia melanjutkan, “dengan cara tertentu, melempar dadu.”
