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你的數(shù)學(xué)是體育老師教的吧——這是一句我們?cè)谌粘Ｉ钪械囊痪渫嫘υ?huà)。不過(guò)在實(shí)際生活中，精通一門(mén)或者多門(mén)學(xué)科的學(xué)者可能并不罕見(jiàn)。比如，今天我們要說(shuō)的這位韓國(guó)化學(xué)家Jong-Man Kim教授，除了本專(zhuān)業(yè)，他似乎在創(chuàng)意繪畫(huà)方面也頗有心得，不信你看：

Jong-Man Kim在他的一篇學(xué)術(shù)論文中展示出的一種“奇怪”的繪畫(huà)，用藍(lán)色蠟筆畫(huà)出一個(gè)藍(lán)色蠟燭火苗后，簡(jiǎn)單的刮擦圖案，火苗的顏色竟然變?yōu)榧t色

“魔術(shù)”背后的化學(xué)

Jong-Man Kim又不是神筆馬良，看似炫酷的“魔術(shù)”之后必然有著其合理的科學(xué)解釋。原來(lái)，它使用的蠟筆中是有“貓膩”的。

這事還得從這只蠟筆的成分說(shuō)起。除了含有石蠟，研究者在蠟筆中混入了二炔烴類(lèi)有機(jī)分子，這些分子在蠟筆中呈現(xiàn)緊密排列的聚集狀態(tài)。這些緊密排列的分子本來(lái)是無(wú)色的，但在紫外光照狀態(tài)下可以快速聚合，生成藍(lán)色的聚二炔烴類(lèi)作為顏料。這也就是為什么初始的蠟筆色彩為藍(lán)色。

（圖注：蠟筆制作過(guò)程中的分子反應(yīng)機(jī)理）

蠟筆的制作過(guò)程，即將單體二炔烴與石蠟混合成型后的白色蠟筆進(jìn)行紫外光照射，幾乎瞬間發(fā)生聚合，蠟筆變?yōu)樗{(lán)色。

而聚二炔烴是一種很“頑皮”的聚合物，當(dāng)其接觸到一些特定的有機(jī)溶劑、離子或者高溫的時(shí)候，都會(huì)發(fā)生由藍(lán)向紅的顏色轉(zhuǎn)變。文首中的現(xiàn)象，是利用了刮擦產(chǎn)生的熱量促使局部產(chǎn)生高溫，從而發(fā)生顏色轉(zhuǎn)變。

利用這種機(jī)理，作者還畫(huà)出了一個(gè)可隨溫度變化的變色龍圖案

墨水版的“閱后即焚”

在色彩化學(xué)這條路上，他們玩的顯然還不盡興。這一次，他們想讓變色分子解決一個(gè)實(shí)際的問(wèn)題——紙張浪費(fèi)。

過(guò)去幾十年，即便電子閱讀設(shè)備迅速崛起，打印紙的消耗還是增長(zhǎng)了數(shù)倍之多。Jong-Man Kim設(shè)想如果能夠發(fā)明一種可擦除的打印墨水就好了。這樣，打印出來(lái)的字跡經(jīng)過(guò)擦除，紙張就可以重復(fù)使用。幾經(jīng)探索，他們真的成功了，還是全彩打印。

將特種墨水加入到普通打印機(jī)的墨盒中并打印

將打印出的字跡置放于散發(fā)可見(jiàn)光的Xe燈下，字跡可逐漸消失。

利用這樣的技術(shù)，他們可以讓一張紙連續(xù)地擦除、打印，重復(fù)使用。

這么神奇的功能，肯定離不開(kāi)合理的分子設(shè)計(jì)。這次，他們采用的是二芳基乙烯類(lèi)化合物作為顏料中的顏色來(lái)源，這類(lèi)化合物在不同波長(zhǎng)光的照射下可以發(fā)生閉環(huán)或開(kāi)環(huán)反應(yīng)，其中閉環(huán)產(chǎn)物為有色物質(zhì)，而開(kāi)環(huán)產(chǎn)物卻是無(wú)色的。這就是墨水字跡可以實(shí)現(xiàn)擦除的原因。

通過(guò)合理的取代基篩選，他們開(kāi)發(fā)了三種水溶性分子1a、2a、3a，其閉環(huán)形式1b、2b、3b可作為三元基色來(lái)使用，以此實(shí)現(xiàn)全彩打印

Jong-Man Kim教授的研究稍顯另類(lèi)。要真正實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，也有著不小的困難要去克服，比如顏料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題，顏料分子的合成成本問(wèn)題。但不管怎樣，這些研究，真的是“大放異彩"!

參考文獻(xiàn)：

1. Chae, S.; Lee, J. P.; Kim, J.-M., Mechanically Drawable Thermochromic and Mechanothermochromic Polydiacetylene Sensors. Advanced Functional Materials 2016, 26 (11), 1769-1776.

2. Jeong, W.; Khazi, M. I.; Park, D.-H.; Jung, Y.-S.; Kim, J.-M., Full Color Light Responsive Diarylethene Inks for Reusable Paper. Advanced Functional Materials 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600032