Selama berabad-abad, para seniman dan produsen telah mencari cawan suci warna: pigmen merah cerah dan tahan lama yang cemerlang dan stabil. Meskipun ada kemajuan dalam bidang kimia, warna yang sulit dipahami ini masih sulit dijangkau, mewakili potensi keuntungan bagi siapa saja yang dapat mensintesisnya. Pasar pigmen anorganik global sudah bernilai lebih dari $28 miliar per tahun, dan permintaan akan terobosan warna merah sangat tinggi.
Perjuangan Sejarah untuk Warna Merah yang Cerah
Warna merah paling awal berasal dari batuan yang mengandung oksida besi, menghasilkan warna tanah yang bertahan selama ribuan tahun, sebagaimana dibuktikan oleh lukisan gua berusia 20.000 tahun di Prancis. Namun, secara historis, warna merah yang mencolok bergantung pada logam beracun seperti kadmium dan merkuri. Karena bahan-bahan ini semakin dibatasi karena masalah keamanan, pencarian bahan pengganti terbukti jauh lebih sulit daripada yang diperkirakan. Pigmen organik dapat menghasilkan warna merah cemerlang, namun kerapuhan kimianya membuat pigmen tersebut cepat memudar—warna merah ikonik Ferrari modern memerlukan lapisan UV yang mahal untuk mencegah hilangnya warna.
Penemuan YInMn Blue yang Tidak Disengaja
Ahli kimia Mas Subramanian menemukan pigmen biru yang inovatif pada tahun 2008 saat meneliti bahan untuk komputer di Oregon State University. Penemuan YInMn biru—kombinasi yttrium, indium, dan mangan—adalah sebuah kebetulan, lahir dari eksperimen yang tidak konvensional dan bukan desain yang disengaja. Proposal pendanaan awalnya bahkan tidak menyebutkan penemuan pigmen; itu adalah produk sampingan yang beruntung dari penelitian ilmu material.
Pigmen ini dengan cepat mendapat pengakuan karena stabilitas dan warnanya yang unik, digunakan dalam cat, pelapis untuk mendinginkan bangunan, dan bahkan aplikasi artistik. Namun, unsur langka yang diperlukan untuk mensintesisnya membuat produksi massal menjadi mahal.
Ilmu di Balik Warna: Rusak Simetri dan Struktur Atom
Karya Subramanian mengalihkan fokusnya ke kompleksitas warna pada tingkat atom. Ia menemukan bahwa warna bergantung pada bagaimana cahaya berinteraksi dengan elektron di dalam material. Suatu bahan tampak merah karena memantulkan cahaya merah sambil menyerap cahaya lain, namun pigmen yang paling mencolok hanya memantulkan warna yang diinginkan tanpa kebocoran spektral. Hal ini bergantung pada susunan atom, dengan struktur yang sangat simetris yang sering kali menekan transisi elektron yang diperlukan untuk menghasilkan warna cerah.
Untuk mendapatkan warna-warna cerah, Subramanian mulai mengeksploitasi asimetri, dengan sengaja merusak simetri untuk memungkinkan elektron berpindah antar tingkat energi dengan cara yang biasanya dilarang oleh fisika kuantum. Dia telah bereksperimen dengan kromium dalam struktur yang tidak biasa, terinspirasi oleh sampel batuan bulan yang mengandung formasi Cr2+ langka, yang menunjukkan warna magenta kemerahan.
Masa Depan Merah: Perlombaan Melawan Kimia
Meskipun terdapat kemajuan, warna merah yang nyata, stabil, dan terjangkau masih sulit diperoleh. Tantangannya terletak pada rekayasa asimetri pada pigmen sekaligus memastikan daya tahan terhadap kelembapan, sinar matahari, dan manufaktur skala besar. Subramanian terus menyempurnakan pendekatannya, menggabungkan susunan atom yang tidak konvensional dengan bahan semikonduktor untuk mendorong batas-batas kimia warna.
Perburuan warna merah sempurna bukan sekadar upaya ilmiah; ini adalah perlombaan untuk mendapatkan potensi keuntungan miliaran dolar. Pendekatan ahli kimia ini masih masuk akal, namun keberuntungan dan kebetulan masih berperan dalam membuka terobosan akhir.
