Vad är din favorit färg? Om du svarade blått, du är i gott sällskap. Blått överträffar alla andra färgpreferenser över hela världen med stor marginal.

Oavsett hur mycket folk tycker om att titta på det, blått är en svår färg att utnyttja från naturen. Som en kemist som studerar modifiering av naturprodukter för att lösa tekniska problem, Jag insåg att det fanns ett behov av ett kassaskåp, giftfri, kostnadseffektiv blå färg. Så min Ph.D. studerande, Barbara Freitas-Dörr, och jag utarbetade en metod för att omvandla pigmenten från rödbetor till en blå förening som kan användas i ett brett spektrum av tillämpningar. Vi kallar det BeetBlue.

Naturliga källor till blått

Blått är starkt förknippat med naturen, till stor del för att det reflekteras på himlen och på vattendrag. Men jämfört med andra färger, blå pigment är inte vanligt förekommande i levande organismer.

Många fåglars fjädrar är blå, inte för att de producerar ett pigment, men eftersom den mikroskopiska strukturen hos deras fjädrar kan filtrera ljus. Detta fysiska fenomen är mycket intressant men svårt att använda för vanliga applikationer.

Växter producerar sällan blå nyanser. När de gör det, deras pigment förblir sällan stabila efter extraktion. Detsamma gäller för blå svampar som indigomössan och andra arter som utvecklar en blå fläck när de störs.

Förvandlas rött till blått

Du kanske undrar hur något rött kan förvandlas till något blått. Ett tillvägagångssätt är att förändra hur dess molekyler absorberar och reflekterar ljus.

Det vita ljuset som kommer från din lampa innehåller en regnbåge av färger, även om du inte kan se dem – utan att använda ett prisma, det är. Ytan på din röda stol ser röd ut eftersom, på molekylär nivå, den absorberar alla färger utom rött, som reflekteras och så småningom når dina ögon.

Färgen på din stol skulle ändras från röd till blå om du ändrade molekylstrukturen för dess färgämne, vilket gör att det reflekterar blått ljus istället för rött. Hemligheten ligger i antalet kolatomer i färgämnet och hur de är kopplade till varandra.

Rödbetor producerar kemiska föreningar som kallas betalainer, som är naturliga pigment och antioxidanter. Den kemiska strukturen hos betalains kan modifieras för att producera nästan vilken nyans som helst. Vi insåg att om vi ökade antalet alternerande enkeldubbelbindningar i betalainmolekyler, vi kunde ändra deras färg från orange eller magenta till blå.

Att göra blå färg med tillräcklig intensitet och ljusbeständighet är svårt eftersom det måste absorbera gult och orange ljus effektivt. Att lösa detta problem krävde massor av molekylära justeringar.

Mitt labb har arbetat med betalains i över 10 år för att förstå deras funktion i naturen och deras unika kemiska egenskaper, så det krävdes bara ett experiment för att producera BeetBlue. (Det tog mer än två år att optimera processen, fastän.)

Vi bröt isär betalainmolekylerna med hjälp av alkaliskt vatten med ett pH på 11. Sedan blandade vi den resulterande föreningen, kallas betalaminsyra, med en kommersiell kemisk förening som kallas 2, 4-dimetylpyrrol i ett öppet kärl vid rumstemperatur. BeetBlue bildas nästan omedelbart.

Eftersom vi ändrade den karakteristiska kemiska kol-kvävebindningen för betalains till en kol-kolbindning, BeetBlue är en ny klass av pseudo-naturliga färgämnen som vi kallar quasibetalains.

Färga ditt liv blått

Den kemiska syntesen av BeetBlue är snabb och mycket enkel. Faktiskt, det är så enkelt att vem som helst kan göra det om alla kemikalier finns tillgängliga.

BeetBlue löser sig lätt i vatten och andra lösningsmedel, behåller sin färg i sura och neutrala lösningar, och kan ge ett alternativ till dyra blå färgämnen som ofta innehåller giftiga metaller, som begränsar omfattningen av deras tillämpningar.

Levande zebrafiskembryon såväl som odlade mänskliga celler påverkades inte av BeetBlue. Även om fler experiment är nödvändiga för att se till att det är säkert för mänsklig konsumtion, kanske du kan färga håret, skräddarsy dina kläder eller färglägg din mat i framtiden med ett färgämne gjord av rödbetor.

Detta arbete visar vikten av grundläggande vetenskap för utvecklingen av tekniska tillämpningar. Vi patenterade inte BeetBlue. Vi vill att folk ska använda det fritt och förstå, genom att interagera med naturen på ett annorlunda och hållbart sätt, framtiden kan bli ljus.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.