“漆黑”一词用于形容黑漆那美丽而深邃的黑色。据说漆在日本自绳文时代就开始使用，黑漆的使用可追溯至平安时代。但是为何黑漆呈现黑色，一直以来都是个谜。
日本原子力研究开发机构的南川卓也研究员、关根由莉奈研究副主干、松村大树研究主干，J―PARC中心的广井孝介研究副主干、高田慎一研究副主干，明治大学理工学部的神谷嘉美客座研究员、本多贵之副教授等人组成的研究团队，利用同步辐射X射线和中子束等技术，成功揭示了漆的纳米结构。
图1 用于检测的生漆膜和黑漆膜（供图：日本原子力研究开发机构）
南川研究员表示：“漆的稳定性使其能够从绳文时代的遗迹中被完好无损地发掘出来，这是一种自古以来一直在使用的材料。本次研究，我们揭示了生漆和黑漆的结构不同。黑漆中加入了0.3%的铁，还有些黑漆为仅掺杂了炭（碳）。通过对古代文物的分析，我们希望弄清楚真正的黑漆是从何时开始使用的。”
漆是一种耐水性和耐化学性优良的天然材料，被广泛用于各种日用品和装饰品的涂装。生漆的主要成分是漆酚和水，需要半年以上的时间才能干燥。而生漆添加铁的成分后就会形成黑漆，只需几天即可干透硬化。
漆的表面光滑得连电子显微镜都无法分辨，并且由于其性质非常稳定，难以分解以进行详细的分析。而另一方面，漆在干燥前容易引发漆疹等问题，处理起来颇为困难，因此其结构一直未被完全揭示。
研究团队对生漆膜和含有0.3%铁的漆黑膜进行了同步辐射X射线和中子束的照射，并进行了多方面的分析。结果显示，在生漆中，漆酚的烷基链呈堆叠状结构，而在黑漆中，漆酚的苯环以三价铁离子为起点发生了重合。
已知苯环相连时，光的吸收波长会随链长的变化而变化。根据此次发现的结构，研究人员发现，是苯环的连接形成了黑漆的黑色。
此外，人们知道黑漆不耐光，长时间的光照会使其褪色。在本次研究中，通过进行傅里叶变换红外光谱（FT-IR）测量，研究人员发现了铁-漆酚聚合物中的双键和漆酚长链烃的双键是通过光反应结合在一起的，这一结果表明黑漆的褪色是由于π共轭体系被切断所致。
南川研究员表示：“最初，研究的出发点是考虑使用漆来进行表面处理以防控新冠病毒，现在已经开发出了各种用于疫情防控的产品。另一方面，漆仍存在许多未知之处，为了探索漆的可能性，我们开展了本次研究。未来，我们将着手研究如何制出价格低廉且不会变色的黑色，以及如何将黑漆应用于防腐蚀材料和粘合剂中等。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Langmuir
论文：Effects of Fe ions, UV irradiation, and heating on microscopic structures of black lacquer films
DOI：10.1021/acs.langmuir.3c03412
