了解什么使黑色颜料变黑

 
科学家们第一次“混合”了黑色颜料，黑色颜料为我们的皮肤着色，使香蕉成为斑点。
俄亥俄州立大学的研究人员使用了Eumelanin(一种黑色素的形式，可产生棕色或黑色)来进行这项研究。
黑色素对人体很重要：它是一种天然防晒霜，可保护DNA免受太阳紫外线造成的损害。它还会破坏体内的自由基，并使金属离子免受伤害。
这项研究的资深作者伯恩·科勒(Bern Kohler)今天在《化学科学》杂志上发表文章说，尽管如此，科学家们并不了解关于黑色素的最基本知识之一。
俄亥俄州著名学者兼俄亥俄州立大学化学教授科勒说：“关于颜料的最根本的问题是颜料如何赋予其颜色。”
“而且我们没有答案。因此，我们基本上将黑色混合以显示基础颜色。”
科勒说，了解黑色素的结构对于医学和材料科学的科学进步至关重要。
“关于黑色素的真正大困惑之一-总是让那些不是黑色素专家的科学家感到惊讶-我们没有黑色素的结构。考虑DNA双螺旋：我们必须知道该双螺旋的结构在我们不了解DNA发生什么之前。了解结构通常是我们在科学上取得进步的方式。”
“ Eumelanin是一种棕黑色颜料，存在于我们所有的皮肤和头发中，对于光谱学家来说，这确实很有趣，这就是我的意思，因为它吸收了光的所有光谱成分。这使其对太阳能和其他生物具有吸引力。在阳光下捕获所有能量的应用很重要。”
科勒说，假设有一个孩子在玩油漆，学习颜色。它们结合黄色和蓝色并变为绿色。它们结合红色和黄色而变成橙色。但是将所有颜色组合在一起，结果将是深沉的黑色。
“那是黑色素，”他说。 “而且我们想知道制造它所需要的—小小的彩色分子。”
包括俄亥俄州立大学博士后研究员克里斯托弗·格里科(Christopher Grieco)和研究生福雷斯特·科尔(Forrest R. Kohl)在内的科勒研究小组一直在努力解决这个问题。他说，回答这个问题可能会为未来发现打开大门，这可能有助于制造更好的防晒霜。
为了朝这个科学方向迈出一步，研究人员在实验室中创建了真木聚糖。然后他们使用非常短的光脉冲，持续时间不到百万分之一秒的百万分之一，以寻找不同的颜料。
一些光吸收材料像晶体一样以对称，可预测的顺序构造。科勒说，黑色素不是那样构造的。取而代之的是，它是由发色团组成的，发色团是分子的一部分，它们以某种随机无序的方式组装而成。
为了进一步了解黑色素的结构，Kohler和他的团队检查了这些发色团，然后使用短脉冲将其除去，以查看色素会发生什么。例如，颜料的颜色会改变吗?其他生色团会填补空白吗?
科勒说：“想起来就像汽车中的调频收音机一样。” “您可以将其调谐到许多不同的电台，因为每个电台都在有限的射频频谱范围内进行广播。黑色素生色团吸收了更高频率的光波，而不是发射无线电波，因此我们想确定占据了多少电磁频谱每个生色团的“工作站”。
“我们要问的是那里有多少个站?在可见光谱内，有许多发色团吸收不同的频率，或者只有少数发色团正在使用大多数可能的带宽?”
他们发现，本质上是，在可见光谱范围内调整窄的光脉冲可以一次关闭其中的几个工作站(几个生色团)，而留下吸收不同颜色的其他生色团。
他说：“在实验中，当我们摆脱一个车站时，便撞上了新的车站。” “而且我们看到的是，这些不同的生色团之间并没有真正地对话。它们的行为彼此独立。”