Учёные из Шаньдунского университета (кит. 山东大学), Калифорнийского университета в Риверсайде (The University of California, Riverside) и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) создали бумагу, на которой можно печатать светом. Написанное можно стирать, нагревая бумагу до 120 градусов Цельсия, а затем снова печатать — и так больше 80 раз. При этом и на ощупь, и внешне такая бумага ничем не отличается от обычной. Описание новой технологии опубликовано в журнале Nano Letters.
Производство бумаги и целлюлозно-бумажная промышленность вообще — один из основных источников загрязнения окружающей среды. Эта индустрия потребляет много воды, выбрасывает большие количества жидких отходов, углекислый газ, оксид серы и оксид азота. Не говоря уже о том, что на производство бумаги уходит огромное количество древесины. По информации новостного агентства Синьхуа, в одном только Китае на производство открыток уходит 10 000 деревьев в год. Частично эту проблему решает переработка бумаги, но и она наносит вред окружающей среде — хотя и меньше, чем производство «с нуля».
Исследователи попытались найти альтернативу переработке бумаги. Возможное решение — покрыть бумагу веществами, которые меняют цвет под воздействием света. Этот подход уже использовали раньше, но не очень успешно: процесс был затратным, химикаты — токсичными, а результат — недолговечным. К тому же специальное покрытие можно было наносить только на гладкие поверхности, такие как стекло и пластик. На обычной пористой бумаге оно не меняло цвет.
В ходе нового исследования учёным удалось решить эти проблемы. Новая бумага хранит информацию только временно, поэтому книжным издательствам она вряд ли будет интересна. Но технологию можно применять во многих других областях: для печати газет, журналов, рекламных листовок, постеров и так далее.
Покрытие состоит из наночастиц двух типов: одни сделаны из Берлинской лазури — синего нетоксичного пигмента, который теряет цвет, присоединяя электроны, другие — из диоксида титана, ускоряющего протекание реакций под влиянием УФ-излучения. Если берлинскую лазурь и частицы TiO2 равномерно перемешать и нанести на бумагу, лист приобретает голубой цвет. Чтобы напечатать текст или изображение, бумагу подвергают воздействию УФ-излучения, которое возбуждает наночастицы диоксида титана. Наночастицы испускают электроны, частицы пигмента «подхватывают» их и теряют цвет.
Голубой текст на бесцветном фоне читать легче, чем бесцветный на голубом, поэтому обычно на такой бумаге печатают именно подложку, а не шрифт. Но при необходимости можно делать и наоборот. Учёным удалось добиться разных оттенков, в том числе, чёрного и светло-коричневого. Напечатанный текст сохраняется дольше пяти дней, затем он постепенно выцветает и приобретает прежний голубой цвет: это происходит за счёт естественного окисления в условиях окружающей среды. Если текст нужно стереть быстро, его достаточно нагревать до 120 градусов в течение 10 минут.
Исследователи считают, что промышленное производство такой бумаги будет дешёвым. «„Светопечатная“ бумага действительно может сравниться по цене с традиционной, — говорит один из авторов работы Ядун Инь (Yadong Yin). — Материалы недороги, и цена производства тоже, вероятно, будет низкой, поскольку нанести его покрытие на поверхность бумаги довольно просто — это делается с помощью пропитки или распыления. Процесс печати тоже более экономичен, чем традиционный, поскольку никаких красок не требуется. Ещё важнее то, что „светопечатную“ бумагу можно использовать более 80 раз, что значительно снижает общую стоимость».