Химия цветного принтера для печати / Хабр

В этой статье рассмотрим следующую задачу с МХТ 2023(6 источник):

Цветные принтеры для печати используют минимум 4 разных красителя‑ циан,маджента,жёлтый,чёрный(CMYK).Любой из них может закончиться в самый неподходящий момент,и бежать в поисках нового картриджа‑ то ещё приключение. Можно ли заменить четыре контейнера в принтере на один с веществом или смесью веществ,способных менять цвет при определённых внешних воздействиях (температура, электрическое/магнитное поля и др.)? В зависимости от выбранного воздействия на бумаге должна появляться точка одного из четырёх цветов CMYK.При необходимости можно добавить второй контейнер с дополнительным реагентом, который будет расходоваться в пренебрежимо малых количествах по сравнению с основным «красителем».

Мной было предложено следующее решение:

Во‑первых определим, что такое тонер. То́нер — обладающий особыми свойствами чёрный или цветной порошок, который переносится с помощью электрографического принципа на заранее специальным образом заряженный фотобарабан и формирует на нём видимое изображение, которое затем переносится на бумагу. (2 источник)

Цвета CMYK показаны на следующем фото:

Одно из предложенных мной решений использует явление аллотропии.

Аллотро́пия — существование двух и более простых веществ одного и того же хими��еского элемента. Явление аллотропии обусловлено либо различным состоянием молекул простого вещества (аллотропия состава), либо способом размещения атомов или молекул в кристаллической решётке (аллотропия формы). (3 источник)

Ярким примером аллотропии является превращение прочного белого олова

в рыхлое и хрупкое серое олово при низких температурах ( из-за чего погибла полярная экспедиция Роберта Скотта (8 источник)).

Рассмотрим фосфор: одно из веществ, аллотропы которого имеют различные цвета.(4 и 5 источники).

Составим таблицу аллотропов фосфора и при каких условиях он меняется:

Из таблицы видно, что фосфор при различных условиях окрашивается в практически все цвета CMYK. В связи с этим построим предположительную схему принтера:

Минусы такого решения:1.Белый(жёлтый) фосфор является очень токсичным веществом
(смертельная доза для человека около 15 миллиграмм).
Кроме того, порошок белого фосфора самовоспламеняется на
воздухе при комнатной температуре, поэтому необходимо наносить на бумагу защитную плёнку (например, полиэтилен).

(4 источник).
2.Необходимо высокотехнологичное и дорогостоящее оборудование для молекулярно-лучевой эпитаксии (от синего фосфора придётся оказаться).
Вывод: Чисто теоретически это решение возможно, а с точки зрения
практики и экономики --нет.

Второе решение этой задачи: Воспользуемся свойством нестехиометрических соединений. К примеру,
Натриево-вольфрамовая бронза(NaxWO3). Её цвет зависит от доли натрия в соединении (от золотистого(x= около 0,9) до иссиня-чёрного
(x=около 0,3), проходя через красный, оранжевый и тёмно-фиолетовый).(7 источник)

Удалять натрий можно, к примеру, с помощью электролиза.