关于西方炼金术（价值10亿美元的现代炼金术）

编者按：现代计算机可以展现1680万种颜色。每种颜色都是由RGB三个发光点分别用不同的强度的光纤组合而成的。可是在现实世界里，要想要到鲜艳、稳定、安全、耐久的颜色就困难多了。因为不同的颜料需要不同的化合物，而研究这些需要运气和孜孜不倦的探索。俄勒冈州立大学材料科学教授Subramanian及其同事在一次意外发现之后已经找到了彩虹颜色中的6种，也许这个世界上还从来都没有一种真正安全稳定的鲜红色颜料就要在这里取得突破了。《彭博新闻周刊》报道了近两个世纪以来第一种新蓝色颜料的发现故事。

在颜料研究的无名世界里，Mas Subramanian是最大的明星。他朝着那堆含有七彩虹颜色的大口罐瞄了一眼。他已经拿到了OYGBIV，除了一种。“我们已经更接近了，”他大声地说道。他的手指向了一罐像辣椒粉一样饱满的红棕色粉末。那颜色很迷人，但不是他想要的那种。

Subramanian是俄勒冈州立大学的一名材料科学教授，就像他的很多同事一样，在对奇怪而又挑剔的颜色领域长达9年的探索当中，他已经对一种一度被认为是没有技术含量的化学反应给迷住了。他的名声源自2009年他的意外创造，一种新颜料，一种能够将颜色赋予另一种材料的物质。YInMn蓝是一种由钇、氧化铟与锰组成的混合物——这些元素周期表的元素凑到一起就能组成某种独特的东西。YInMn是200多年来发现的第一种蓝色颜料。

令颜料业感到兴奋的不仅是这种蓝色的独特性，还在于这种颜料能够生成的其他色调。Subramanian很快意识到，通过增加铜，他就能做出一种绿。加入铁，他就得到了橙。加入锌和钛，就得到了一种柔和的紫色。

眼睛扫过散布在工作台上的这些创造物，他皱起了眉头，说：“其他颜色我们都做出来了，但我们还没没有发现红色。”

Subramanian在他的实验室。YInMn是他职业生涯中的第57项专利。

这个世界缺少一种完美的红色。一直都是。目前我们只是用有毒或粗劣的替换物勉强应付。角斗士脸上抹的是含汞的朱砂。提香作画用的是一种含有砒霜的矿物，叫做雄黄。英国军队的红衣是用碾碎的胭脂虫浸泡的。在好几十年的时间里，红色的乐高积木都含有镉，这是一种致癌物质。

今天自然与合成的红色颜料数量超过了200种，但每一种都有安全、稳定、染色性及/或不透明等问题。比方说颜料红254，又名法拉利红，既安全又流行，但却是碳基的，遇到雨或者热容易会褪色。哈佛施特劳斯保护技术研究中心（Harvard’s Straus Center for Conservation & Technical Studies）主任，福布斯颜料收藏库（Forbes Pigment Collection）馆长Narayan Khandekar说：“如果我们坐在太阳底下的话，对我们是不好的。对于大多数有机系统来说也是一样的道理。”有一种红色倒是很稳定，无毒，且永不褪色：那就是氧化铁，或者赭红色，那种在旧石器时代洞穴壁画中发现的粘土质赤铁。可是Khandekar说：“它的颜色没有大家想要的那种明亮”。

一种新的颜料每年可以创造数亿美元的收入，影响着从塑料到化妆品乃至于汽车和建筑等产品类别。商业化最成功的蓝色，酞菁，在眼影、发胶甚至英国铁路的机车上都能看到。Subramanian的蓝色似乎很出色，但这并不意味着它就能让他变得富有。作为一项科学追求起步的YInMn此后要面对包括批准、生产以及上市在内的一系列挑战。

与此同时，科学家角色胜过首席执行官的Subramanian现在还在寻求通过YInMn制作出类似安全、无机的红色——如果成功，这种颜料有望将估计年价值约3亿美元的法拉利红抛在身后。Shepherd Color公司的营销经理Mark Ryan说谁要是找到这样一种红色的话“第二天就不用再去上班了。”

听到Ryan夸口的回报后，Subramanian笑了笑，他说：“我还得去工作。我热爱我的工作。”

现年64岁的Subramanian身材不高还有点小肚子，一把黑色的胡子顺着嘴巴两边卷曲。在印度东南沿海城市金奈长大的他对物体的构成很着迷，常常会仔细查看被冲刷到岸上的那些好看的贝壳，然后问自己：“自然是怎么造出这些东西来的呢？”不久之后他开始好奇这些贝壳是怎么长出各自的颜色的。

从技术上来讲，颜色是当光线被物体的原子构成折射、散射或者反射时产生的一种视觉效应。现代计算机可以展示其中的1680万种，这已经远远超出了人能分辨或者打印机能打印出来的颜色数量。要想把数字化或想象中的颜色变成有形的东西就需要颜料。（辅助公司制订品牌或产品颜色战略的）Pantone Color Institute的副总裁Laurie Pressman说：“是，你有了这种极好的蓝色，不过且慢，我能不能在天鹅绒、丝绸、棉花、人造纤维或者铜版纸造出这种颜色呢？”

她继续补充道：“这不仅是颜色。它还是颜色的化学成分。还有，那种成分能不能在我要应用的材料上实现呢？”

新出炉的这种蓝色是那么的有光泽、那么的迷人，以至于仿佛就像是天外之物

这一限制制约了可供服装业、建筑业、技术业等行业使用的颜料池规模。光是二氧化钛这一种就占到了全球颜料产出的2/3；价值约达132亿美元的二氧化钛是交通线、牙刷以及抹粉甜甜圈等亮白色的颜料。在历史上如果要做出其他颜色往往意味着要吸收危险的无机元素或者化合物，比如铅、钴甚至氰化物等。近年来，健康和环境监管大力推进更加温和的有机颜料，这导致了研究人员发现了大量的黑色、黄色和绿色颜料。蓝色是个不同的故事。

YInMn蓝粉

Subramanian进入颜料传奇编年史完全是误打误撞，一开始他并没有想着要寻找某种颜料或者设想能够制作独特颜色的混合物。他和他的合作研究人员搞的是电子学，尤其是多铁性，一种具备电、磁偏极化的材料，因为这种材料对计算很有用。灰白色的钇，黑色的氧化铟，胆汁黄的锰。Subramanian 的一位博士生Andrew Smith把它们研磨成了灰色，将混合物放到了一个小碟子，然后放到熔炉加热到2200华氏度。12个小时之后，一种深深的、有活力且令人陶醉的蓝色新鲜出炉。它是那么的有光泽、那么的迷人，以至于仿佛就像是天外之物——就像成熟的进行草莓，干净、光洁，并且鲜艳通透。

看到它的Subramanian问道：“到底发生了什么？”

Smith说：“我完全是按照你告诉我的去做的啊！”

“你确定做对了吗？”

“是的。”

“那我们再试一次。”

Subramanian对这次发现稍微清楚一点东西。在印度理工学院拿到化学博士学位之后，他在杜邦花了30年的时间研究固态材料化学，基本上把任何不是液体的东西的构成都研究了一遍。他的名下有54项专利，大部分涉及到超导体、温差电材料以及其他关心电子学的一小撮化学家才感兴趣的神秘之物。那些都不是彩色的。但Subramanian知道其中出了什么问题。

他给加州大学圣巴巴拉分校的一些同事打电话：“你们得亲眼看看这个否则无法相信。”但他们对他的这种工作之外的痴迷并不感兴趣。

不同浓度的锰导致不同的饱和度和密度的颜色。

他回忆道：“我一辈子都没见过像这样的颜色。我曾经制作过那么多的氧化物。超导体一直都是黑色、棕色或者有时候是黄色的。但我从来没做过像这样的。”这就好像是他用西红柿和洋葱杂交出了一个哈密瓜一样。“我总是在担心，这是真的吗？我是不是在做梦？”

蓝色是自然界最丰富的色调之一，但已被证明人类很难手工制作出来。当雇埃及人试图符合深蓝色那种深邃的海洋色调来装饰陵墓和艺术品时，结果得到的却是某种更像蓝绿色的东西。在文艺复兴期间，深蓝色甚至比黄金还要昂贵，因为取色所用的天青石要从遥远的阿富汗挖掘而来。（但米开朗基罗还是把一些深蓝色刷到了西斯廷教堂的天花板上）第一种现代的合成颜料普鲁士蓝，或者亚铁氰化铁，是到了18世纪初才由一位试图制作红色的德国化学家发现的。从此之后，很多常见的蓝色（蔚蓝色、碧绿色、深蓝色）都有钴的成分，这是一种有致癌嫌疑的物质。

Subramanian和Smith开始把混合物浸泡到酸液中进行测试；他们高兴地看到它们并未溶解。YInMn还被证实是惰性、不褪色且无毒的。它比深蓝和普鲁士蓝更耐久，比钴蓝更安全，比酞菁蓝更明亮，比维多利亚蓝更深。它的热反射出奇的强，有可能让所覆盖的任何物体在阳光下保持冷却。Subramanian开始把一对鸟笼放到办公桌的两盏热灯下烤。那两个鸟笼的其中一只顶部抹的是等量的黑氧化铬和钴蓝；另一个笼子顶部则是黑色混合YInMn蓝。结果表明，YInMn的那个笼子的温度要比前者低55°。

Subramanian写了一篇论文来描述他的蓝色的属性，文章最终发表到了《美国化学协会期刊》上，并且还申请了一项专利（专利号8282728，2012年10月授予Subramanian、Smith及一位同事）。他是某种新型蓝色之父的消息引起了媒体注意——企业青睐者也接踵而至。Subramanian对大家的兴致感到惊讶，于是他迅速申请要求更多的政府资金。他说：“我想有关这个的一切都已经知道了。谁会为我提供资金继续颜料的研究呢？”

将钇、铟、锰混合在一起来制作YInMn。

这项研究的利害攸关超出了他一开始的想象。研究公司Ceresana估计，颜料是一个价值300亿美元的行当，主要都是由Lanxess、BASF、Venator （从Huntsman拆分出来）以及Chemours（杜邦拆分出来的公司）等主流公司把持。据Smithers Rapra的数据，高效能的颜料——也就是色彩最鲜艳、稳定，耐久的那些颜料——是一个快速增长的细分市场，几乎占到了2016年总市值的1/6。随着含铅颜料的逐步淘汰以及新兴市场将高效能颜料用到工业和建筑涂料上，对它的需求正在不断上升。

一种安全、耐久且环境友好的蓝色本应是极其有利可图的。按照Pantone Color Institute的Pressman的说法，蓝色是美国人极其喜爱的一种蓝色。她说：“蓝色代表着希望、可靠、稳定、沉稳、以及冷静。我们认为它是恒久和真理之色，是最平易近人的颜色之一，这种颜色是最舒服的颜色。”蓝色是宜家、福特、沃尔玛以及Facebook等品牌形象的核心。它出现在我们的冰箱架、墙壁以及衣服上。美国职棒大联盟有2/3的球队都把蓝色作为队服的基色。蓝色随处可见。

给Subramanian打电话的公司对YInMn有很多想法。惠普想知道这种颜料能不能转化成墨水。香奈儿对它能否用到化妆品感兴趣。默克琢磨着是不是可以做进护肤品里面。耐克很好奇它能不能用到运动鞋皮革上来保持足部的凉爽。研发无人车公司的分包商认为YInMn的反射性也许能改进车辆的传感器。

颜料卖家也很感兴趣。那篇论文发表还不到一周Shepherd Color就派代表前往俄勒冈州，然后用了2年时间来测试YInMn的环境韧性、合规性以及成本。下一步就是授权。专利属于Subramanian，但俄勒冈州有权瓜分版税因为发现是在一家大学实验室取得的。2015年，Shepherd赢得了独家许可，开始准备生产半吨颜料，他们瞄准的是自己认为最可行的市场：用于壁板与屋顶的工业涂料。去年9月，也就是在Subramanian发现该颜色的8年之后，美国环境保护署终于批准YInMn可用于工业涂料和塑料的商业销售。Shepherd迅速将其推向市场。

Shepherd的下一步自然就是提交申请被列入到环保署有毒物质控制法目录里面，这一步将批准它用于所有的应用——可能就包括耐克等感兴趣的一些应用。但Shepherd还没有提交申请。到目前为止，YInMn仅有的其他涉足市场的尝试来自绘儿乐（Crayola LLC），这家公司推出了10年来的第一款新蜡笔，Bluetiful，据称灵感就源自YInMn——Shepherd不愿对该公司是否支付了版税发表评论——以及澳洲颜料制造商Derivan，它已经把这种颜料转化成了一种亚克力提供给少量零售商的艺术家供样本用。

Shepherd的早期市场多少因为其高价格而受限，这是因为铟的成本，这种金属主要用于智能手机触摸屏轻薄的传导层。因为这个用途它需要极其纯净，再加上高需求，所以2017年底时铟每公斤的售价达到了720美元。（相比之下锰的价格是1.74美元/公斤）因此，Shepherd给YInMn蓝的列表价开到了1000美元/公斤，这是它迄今为止最贵的一种颜料。Shepherd的营销经理Ryan开玩笑说，除非一颗铟流行坠落到俄亥俄州西南，否则的话价格会一直居高不下。

但这并不意味着它就不能赚大钱。Shepherd研发部门经理Geoffrey Peake说，YInMn这一类复杂无机有色颜料是公司最耐用的产品。作为涂漆，其质保期可达50年——用于金属屋面或者摩天大楼外立面是很划算的投资。其他的应用以及降价这些事情就要等到Shepherd或者俄勒冈州的研究人员能够想出替代铟又不会令蓝色变暗的办法才行了。

测试和监管许可的慢节奏，再加上律师费以及其他的授权开支等，意味着在取得发现几乎9年之后Subramanian仍然还见不到一分钱。尽管如此，YInMn仍然令他的职业生涯焕发新生并且让他找到了新的方向。他说：“如果我们能够制作出一种漂亮稳定且无毒的红色颜料的话，一定会大获成功。这就是我的希望。”

第8282728号专利的潜在价值远远超过YInMn本身。实际上，专利知识简单地提到了“强烈的蓝色。” Subramanian的真正发明是这种材料的晶体结构——或者原子排列，叫做三角双锥配位。锰授予了蓝色，通过调整该元素在混合物中的比例，就可以让颜色变亮或者变暗。不过就像Subramanian的淡紫色和祖母绿色罐所表明那样，这种结构也能吸收（以及相反地反射）其他颜色。这一发现就像是找到了书架的暗门一样。

Subramanian实验室的助理研究员Jun Li说，他们一开始以为简单地减少铟的数量就能产生出红色。但结果表明并没有那么简单。大多数红色颜料都是半导体，保留其传导性需要一些骗术。方法之一是调整合成物原子之间距离，从而改变电子在受光时吸收的能量从而让化合物吸收蓝色——从而再反射红色。但Li解释说，这么做同样也会让材料变回原本的颜色，淡灰。她说：“你只能预测，但永远也无法知道。”

47.6亿美元：高效能颜料的市场规模，YInMn级别，2016年

减少或者替换铟也可以做出一种新的更便宜的话红色（并且有可能做出用铟更少的YInMn蓝的衍生品）。没法让成本跟上需求破坏了最近几十年最有前途的红色的希望，这是1990年代末由两位德国研究人员发现的一种深红色。他们一直在寻找镉的替代物，这是一种在地壳发现的重金属。在油画当中，镉一直被认为是安全耐久的；它的光泽令莫奈、梵高、蒙克等的作品充满了生气。但后来因为在生产过程中泄露到环境、污染了粮食供应而开始变得声名狼藉。1997年的一项研究在儿童背包、玩具以及耳机等商品发现了镉的成分。（后来在Miley Cyrus品牌的珠宝以及阿森纳前主场海布里球场的座位上也发现了这种元素。）

德国研究人员的红色使用了一种叫做钙钛矿（CaTaO2N与LaTaON2）的化合物来取代镉。在2000年《自然》杂志发表的一篇文章中，他们称自己的无机颜料似乎是含镉颜料“有希望的替代品”。但结果证明批量销售这种混合物的价格太贵了（而且合成还需要氨气），所以从来都没有在商业市场上取得突破。

欧盟曾考虑禁止含镉颜料的销售，但由于面临艺术家团体的压力，最终还是放弃了。美国也一样。美国消费产品安全委员会在民众要求对镉进行管制后建议了“日摄取容许量”的标准。目前镉在美国联邦有毒物质及疾病登记署危险物质优先表中排名第7（275种，钴排名第51）。

对于Subramanian来说，成功将意味着发现一种不仅能取代镉而且还能取代胭脂虫酸之类的合成染料——后者是美国食品与药物管理局批准可安全消费的染料，但是同于涂漆往往无法持久——以及胭脂红，一种源自碾碎的昆虫的颜料，这已经引起了PETA（动物保护组织）的注意，也许也会令你在购买那种口红之下三思。

红色也许不是美国人喜爱的色调，但它是勇气和魅力，欢乐与革命之色，并且在全球文化和商业上仍然享有显著地位。Pressman说它是黑色以外最醒目的颜色，所以会唤起力量和权力（十分适合用于停止信号）。在汽车的流行度当中红色仅占8%，但这也留出了大量的赚钱空间，尤其是考虑到这种颜色在昂贵光鲜的跑车中的普遍性。

Subramanian希望做出一种既能扣动这些心弦同时又安全到可以摆上货架的红色。他说：“我去家得宝的时候看到他们给的都是色号。没人知道那是什么，我是说化学成分。这太令人吃惊了。我们都习以为常。我们看到颜色会说，‘好的，这一定是来自颜料。’但没人知道颜色背后究竟是什么。”

午饭时间，在实验室附近街边的一个酒吧里，Subramanian提到了他和艺术家妻子最近到纽约的一次旅行。他说：“我们去了古根海姆。我过去经常讨厌去博物馆的。于是我让她自己去，我打算去附近的大学参观一下化学系。”但这一次旅行中他在康定斯基的《蓝山》面前驻足了，他呆呆着望着用来描绘醒目的山峰的深蓝色。谈到YInMn 时Subramanian 说：“它改变了我的生活，这真的是太神奇了。”

酒吧的内墙涂的是生锈的暗红色。他用很无感和了如指掌的眼神往周围瞥了一眼，说道：“氧化铁，肯定是。”

烤制后的4个YInMn圆盘。中间那个圆盘是烘烤前的混合物的样子。

他再次声称自己对YInMn不能让自己变富并不关心。他感到自豪的是自己的第57项专利虽然不是完全有形的，但至少跟普通人多少还是有点关系的。最近在机场一位陌生人认出了他是一种新颜色的发明者，于是靠近他问道：“那是非常好看的蓝色。你是怎么发现的？”

关于颜料研究困难的一点是，哪怕计划得再细致，策略制订得再严谨，在打开炉门之前你还是不知道你做出来的会是什么。本想研究电子学的Subramanian结果却得到了一种新的蓝色。所以他开玩笑说，也许这次想要寻找红色的努力最后可能却会在电子方面有所得。

至少这次他有了具体的出发点和方向感。返回实验室后，他拿出了一罐鲜橙色。在被问到这是否会让他增强找到红色的信心时，他笑了。

“不，”他回应道：“我们只能朝着这个目标努力。”

原文链接：https://www.bloomberg.com/features/2018-quest-for-billion-dollar-red/

编译组出品。编辑：郝鹏程。

,