การทำให้เกิดภาพบนกระดาษด้วยแสงมีมามากกว่าร้อยปี ซึ่งค้นพบโดย เซอร์ จอห์น เฮอร์เชล ในปี คศ. 1842 โดยใช้สารประกอบบางชนิดของเหล็กที่มีสมบัติไวแสงเคลือบไว้บนกระดาษ เมื่อนำภาพหรือเอกสารต้นฉบับ (ที่อยู่บนพื้นโปร่งแสง) มาวางทาบบนกระดาษไวแสง แล้วนำไปตากแดดและล้างออกด้วยน้ำเปล่า จะเกิดภาพขึ้นมาเป็นลวดลายขาวบนพื้นสีฟ้า เรียกการเกิดภาพแบบนี้ว่า Cyanotype หรือ Blueprint ที่เราเรียกว่า พิมพ์เขียว ซึ่งเป็นเทคนิคที่นิยมใช้กับงานเขียนแบบงานก่อสร้าง แต่หลังจากมีเครื่องถ่ายเอกสารเกิดขึ้นหลายชนิดจึงทำให้มีการใช้งานพิมพ์เขียวลดลง นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์คนเดียวกันนี้ยังได้ทดลองนำสารสีไวแสงจากพืชมาทำให้เกิดภาพโดยใช้แสงได้ด้วย และเรียกการเกิดภาพแบบนี้ว่า Anthotype ซึ่งคำนี้ มีรากศัพท์มาจากภาษากรีก Anthos ที่หมายถึงดอกไม้

   ในบทความนี้จะนำเสนอกิจกรรมที่ใช้สารสีไวแสงจากพืชมาทำให้เกิดภาพแบบ Anthotype ซึ่งเป็นกิจกรรมที่ทำได้ง่ายจากเครื่องปรุงที่หาได้ภายในครัว ได้แก่ ผงขมิ้นและเบกกิงโซดา โดยการเกิดภาพนั้นอาศัยสมบัติ 2 ประการของสีธรรมชาติในขมิ้นคือ ความไวต่อแสง และการเปลี่ยนสีเมื่ออยู่ในสภาวะเบส

   ขมิ้นชัน (Turmeric) มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Curcuma Longa เป็นพืชวงศ์เดียวกับขิง ข่า และกระชาย ขมิ้นชันเป็นสมุนไพรที่คนส่วนใหญ่รู้จักกันดี มีประวัติการใช้มายาวนานจวบจนปัจจุบัน มีสรรพคุณเป็นที่ยอมรับในระดับสากล จนเป็นสมุนไพรที่อยู่ในตำรายาของหลายประเทศในเอเชีย เช่น อินเดีย จีน ญี่ปุ่น ตลอดจนยุโรป เช่น เยอรมนี รวมถึงในสหรัฐอเมริกา 

ภาพ 1 เหง้าและผงขมิ้นชัน

ภาพ 2 ต้นขมิ้นชัน

ภาพ 3 สูตรโครงสร้างของสารสำคัญในขมิ้นชัน

   ในเหง้าขมิ้นชันมีองค์ประกอบทางเคมีหลายชนิด ที่สำคัญ ได้แก่ สารกลุ่มเคอร์คูมินอยด์ (Curcuminoids) พบประมาณ 3-5% ในขมิ้นบดแห้ง สารกลุ่มนี้มีสีเหลืองและประกอบด้วยเคอร์คูมิน (Curcumin) ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลัก ประมาณ 80-85% ดีเมทอกซีเคอร์คูมิน (Demethoxycurcumin) พบ 17-20% และบิสดีเมทอกซีเคอร์คูมิน (Bisdesmethoxycurcumin) พบ 1-3% จากการศึกษาวิจัยพบว่า สารเคอร์คูมินอยด์มีประโยชน์ต่อสุขภาพ มากมาย เช่น ต้านอนุมูลอิสระ ลดการอักเสบ ลดคอเลสเตอรอลในเลือด ป้องกันตับจากสารพิษ และป้องกันการเกิดมะเร็ง

   สารเคอร์คูมิน เมื่ออยู่ในสภาวะที่เป็นเบส (pH 8-12) จะเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีจากคีโตฟอร์มซึ่งมีสีเหลืองส้มเป็นอีนอลฟอร์มซึ่งเป็นสีน้ำตาลแดง ดังภาพ 4

ภาพ 4 สีของสารเคอร์คูมินเมื่อมีโครงสร้างเป็นคีโตฟอร์มและอีนอลฟอร์ม
ที่มา https://www.kemifokus.dk/gurkemeje-og-curcumin/

   เมื่อเคอร์คูมินทำปฏิกิริยากับสารที่มีธาตุโบรอน เช่น บอแรกซ์ (Borax) ในสภาวะที่เป็นกรด จะได้สารใหม่คือ โรโซไซยานิน (Rosocyanine) ที่มีสีแดงสด ดังแสดงในสมการ

สมการ เมื่อเคอร์คูมินทำปฏิกิริยากับสารที่มีธาตุโบรอน

    เมื่อสารเคอร์คูมินถูกแสงแดด จะทำให้โครงสร้างหลักของสารถูกทำลายเปลี่ยนเป็นสารที่ไม่มีสี สารเหล่านี้ ได้แก่ กรดเฟอรูลิก กรดวานิลลิก เฟอรูลิกอัลดีไฮด์ และเฟอรูโลอิลมีเทน ดังสมการ

    จากความรู้ที่ได้กล่าวมาแล้ว เรามาทำให้เกิดภาพด้วยผงขมิ้นและสารเคมีบางชนิดกับแสงแดดกัน

รายการของที่ต้องใช้

ผงขมิ้น

กระดาษวาดเขียน

เบกกิงโซดาหรือ โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต

Ethanol 95%

แผ่นใสภาพขาวดำ

วิธีทำ

   1.ชั่งผงขมิ้น 1 กรัมใส่ในภาชนะ แล้วเติมเอทานอล 95% ปริมาตร 50 มิลลิลิตรลงไป คนให้ทั่วและตั้งทิ้งไว้ให้ตกตะกอน เทสารละลายใสสีเหลืองแยกออกมาเตรียมไว้สำหรับย้อมสีกระดาษ

   2.ตัดกระดาษวาดเขียนให้มีขนาดพอดีกับแผ่นใสที่มีภาพที่เตรียมไว้ แล้วนำมาย้อมสีในสารละลายที่ได้จากข้อ 1 และผึ่งให้แห้ง

   3.นำแผ่นใสที่มีภาพมาประกบกับกระดาษขมิ้นที่แห้งแล้ว และนำไปตากแดด 1-2 ชั่วโมง โดยให้แผ่นใสที่มีภาพอยู่ด้านบน ในกรณีที่ไม่มีแสงแดด สามารถใช้โคมไฟที่ให้แสงขาว (Daylight) แทนได้

   4.แยกแผ่นใสกับกระดาษขมิ้นออกจากกัน แล้วนำสารละลาย 1% โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (เบกกิงโซดา) มาราดบนกระดาษขมิ้นด้านที่โดนแสงแดดให้ทั่วแผ่น สังเกตการเปลี่ยนแปลง

*ในกรณีที่หาแผ่นใสภาพไม่ได้ อาจใช้วัตถุอื่นที่ทึบแสง เช่น ใบไม้ ดอกไม้ พลาสติก ไม้ กระดาษแข็งรูปร่างต่าง ๆ มาวางเพื่อให้เกิดเป็นภาพตามรูปร่างของวัตถุที่วางได้แล้วปิดทับด้วยแผ่นกระจกหรือแผ่นใส

ที่มา https://www.instructables.com/Alternative-Photography-Anthotype-Cyanotype/

ภาพเกิดขึ้นได้อย่างไร?

   เมื่อเราแยกแผ่นใสออกจากกระดาษขมิ้นหลังจากตากแดดแล้ว จะสังเกตได้ว่ากระดาษยังคงเป็นสีเหลือง แต่จะมีบางส่วนมีสีเข้มและอ่อนแตกต่างกัน หรือพอจะเห็นเป็นภาพรางๆ ได้ เนื่องจากสารเคอร์คูมินบนกระดาษขมิ้นที่อยู่ใต้แผ่นใสที่มีภาพได้รับแสงแดดแตกต่างกัน โดยส่วนที่โปร่งแสงจะถูกแสงแดดทำลายโครงสร้างให้เปลี่ยนเป็นสารไม่มีสี แต่ส่วนที่อยู่ใต้บริเวณทึบแสง(ส่วนที่เป็นภาพ ซึ่งไม่ถูกแดดจะยังคงสภาพสีเดิมไว้ เมื่อทำให้เคอร์คูมินอยู่ในสภาวะเบสด้วยสารละลายโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (เบกกิงโซดา) บริเวณที่มีสารเคอร์คูมินอยู่จะเปลี่ยนเป็นสีแดงขึ้น ทำให้ภาพชัดขึ้นมา

ภาพถ่าย

บทสรุป

   โดยสรุปแล้ว ภาพแบบ Anthotype ที่อาศัยแสงแดดและสารสีไวแสงที่สกัดจากธรรมชาติ เป็นวิธีการทำให้เกิดภาพอย่างง่ายโดยไม่ต้องอาศัยกล้องหรือเลนส์สำหรับถ่ายภาพใด ๆ สามารถใช้เป็นกิจกรรมในห้องเรียน หรือกิจกรรมภายในครอบครัวได้ ในเรื่องของวัสดุที่นำมาใช้นั้น นอกจากสารสีเหลืองจากขมิ้นผงแล้ว อาจใช้สารสีอื่น ๆ จากธรรมชาติรอบ ๆ ตัวมาลองทำได้ เช่น สีจากดอกไม้ สีจากเปลือกไม้หรือแก่นไม้ ทั้งนี้ก่อนที่จะนำมาใช้อาจต้องหาข้อมูลเบื้องต้นในกรณีที่เคยมีรายงานเกี่ยวกับสีนั้นมาแล้ว หรือทำการทดสอบเบื้องต้นว่าสีที่ต้องการใช้มีสมบัติเหมาะสมหรือไม่ เนื่องจากสีจากพืชแต่ละชนิดจะมีสมบัติแตกต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นสมบัติการละลาย ซึ่งสามารถละลายได้ในน้ำหรือต้องใช้ตัวทำละลายอื่น เช่น แอลกอฮอล์ในการสกัดสีออกมา อีกทั้งความไวแสงที่แตกต่างกันก็จะมีผลต่อระยะเวลาในการรับแสงที่จะทำให้เกิดภาพได้ นอกจากนั้นความไวต่อสภาวะกรดหรือเบสที่แตกต่างกัน จะทำให้ความสามารถสร้างสรรค์โทนสีของภาพแตกต่างออกไปได้ด้วย ปัจจัยหนึ่งที่ไม่อาจมองข้ามได้คือวัสดุที่นำมารับภาพ ในบทความนี้ระบุให้ใช้กระดาษวาดเขียน แต่ยังมีกระดาษชนิดอื่นและผ้าอีกหลายชนิดให้เลือกนำมาลองสร้างสรรค์ผลงานได้

กิจกรรมนี้ใช้เสริมกับเรื่องใดได้บ้าง ?

ภาพ 5 การเรียนรู้เกี่ยวกับ pH
ที่มา https://www.thoughtco.com/derinition-of-ph-in-chemistry-604605

ภาพ 6 สมบัติการละลาย
ที่มา https://www.ddw-online.com/how-sharing-co ompound-solubility-data-can-advance-drug-discovery-1196-202004/

บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ปีที่ 49 ฉบับที่ 230 พฤษภาคม - มิถุนายน 2564

ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://emagazine.ipst.ac.th/230/6/

บรรณานุกรม

Bingjing Zheng & McClements, David Julian. (2020). Formulation of More Efficacious Curcumin Delivery Systems Using Colloid Science: Enhanced Solubility, Stability, and Bioavailability. Molecules. 25(12): 2791.

The Chemistry of Turmeric – Fluorescence, Indicator, and Health Effects. Retrieved April 19, 2021, from https://www.compoundchem.com/2016/11/30/turmeric/.

Curcumin–polymer conjugates with dynamic boronic acid ester linkages for selective killing of cancer cells Polym. Retrieved May 5, 2564, from https://doi.org/10.1039/C9PY01596E.

Goela, Ajay & Kunnumakkara, Ajaikumar B. & Aggarwal, Bharat B. (2008). Curcumin as "Curecumin": from kitchen to clinic. Biochem. Pharmacol. Retrieved April 20, 2021, from https://doi.org/10.1016/j.bcp.2007.08.016.

Ruihao Pan & et al. (2020) Curcumin–polymer conjugates with dynamic boronic acid ester linkages for selective killing of cancer cells Polym. Chem. 11: 1321-1326.

Wells K. (2015). Cyanotype and Anthotype: Eco-patterning with mineral and natural dyes. Proceedings: International Textile & Costume Congress. Between Worlds: Innovation and Design in Textiles and Costume. Marmara University, Istanbul.

สารสกัดขมิ้นชัน. สืบค้นเมื่อ 19 เมษายน 2564, จาก https://www.gpoplanet.com/th/blog/11706/blog-11706.