Multiscale microscopic characterization of cosmetic foundation pigments: relating microstructure to optical finish, coverage, and perceived texture

हर दिन, लाखों लोग अपनी त्वचा की रंगत को एक समान करने के लिए अपने चेहरे पर रंगीन क्रीम की एक पतली परत लगाते हैं। यह उत्पाद, जिसे फाउंडेशन के रूप में जाना जाता है, वैश्विक सौंदर्य प्रसाधन बाजार की सबसे लोकप्रिय वस्तुओं में से एक है। हालांकि उत्पाद का रंग व्यक्ति की त्वचा के साथ सावधानीपूर्वक मिलाया जाता है, लेकिन दो अन्य गुण यह निर्धारित करते हैं कि एक उपभोक्ता किसी विशिष्ट बोतल को पसंद करेगा या नापसंद: कि तैयार परत से प्रकाश कैसे परावर्तित होता है, और यह त्वचा के नीचे की त्वचा को कितनी अच्छी तरह छुपाता है। एक उत्पाद पूरी तरह से चिकना और मैट दिख सकता है, या यह एक चमकदार चमक (ड्यूई ग्लो) के साथ चमक सकता है। यह एक दाग-धब्बे को पूरी तरह से ढक सकता है, या यह उसे दृश्यमान छोड़ सकता है। दशकों से, कॉस्मेटिक कंपनियां इन गुणों को "वेलवेट," "रेडिएंट," या "फुल कवरेज" जैसे मार्केटिंग शब्दों का उपयोग करके वर्णित करती आई हैं। हालांकि, ये विवरण व्यक्तिपरक हैं। वे ग्राहक को बताते हैं कि एक उत्पाद कैसा महसूस होता है या फोटो में कैसा दिखता है, लेकिन वे इस भौतिक कारण की व्याख्या नहीं करते कि क्यों एक फॉर्मूला भारी और मैट महसूस होता है जबकि दूसरा हल्का और चमकदार महसूस होता है। सूक्ष्म कणों की स्पष्ट समझ के बिना, फॉर्मुलेटर अनिवार्य रूप से एक विशिष्ट बनावट प्राप्त करने के लिए सामग्री को मिलाने का अनुमान लगाने में लगे रहते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक एकल वैश्विक लग्जरी ब्रांड के छह अलग-अलग व्यावसायिक लिक्विड फाउंडेशन के भीतर झाँककर इस रहस्य को सुलझाने का संकल्प लिया। वे अदृश्य सूक्ष्म कणों की दुनिया को दृश्य ऑप्टिकल फिनिश और बनावट के मानवीय अनुभव से जोड़ना चाहते थे। ऐसा करने के लिए, उन्होंने उपकरणों के एक शक्तिशाली संयोजन का उपयोग किया। सबसे पहले, उन्होंने फाउंडेशन के सूखे अवशेषों की तस्वीरें लेने के लिए उच्च-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग किया, जिससे पिगमेंट कणों के आकार और आकार का पता चला। उन्होंने उस तकनीक का भी उपयोग किया जो उन कणों में मौजूद रासायनिक तत्वों की पहचान करती है। इसके बाद, उन्होंने मापा कि सूखे फिल्म ने कितना प्रकाश परावर्तित किया और उन्होंने नीचे स्थित ब्लैक-एंड-व्हाइट चार्ट के दृश्य को कितनी अच्छी तरह रोका, जिससे "कवरेज" के लिए एक वस्तुनिष्ठ स्कोर प्राप्त हुआ। अंत में, उन्होंने तीस उपभोक्ताओं से प्रत्येक उत्पाद की बनावट का वर्णन करने के लिए कहा, जिसमें "हल्के" से "भारी" और "मैट" से "रेडिएंट" तक के विशिष्ट शब्दों की सूची शामिल थी। सूक्ष्मदर्शी तस्वीरों, प्रकाश माप और मानवीय विवरणों की तुलना करके, शोधकर्ताओं ने एक ऐसा मानचित्र बनाया जो उत्पाद की भौतिक संरचना को उसके प्रदर्शन और अहसास से जोड़ता है।

अध्ययन से पता चला कि इन फाउंडेशन की बनावट और प्रदर्शन को मुख्य रूप से दो प्रकार के अकार्बनिक कणों द्वारा नियंत्रित किया जाता है: टाइटेनियम डाइऑक्साइड और सिलिका। ये कण फिल्म के निर्माण खंड के रूप में कार्य करते हैं। टाइटेनियम डाइऑक्साइड के कण अविश्वसनीय रूप से छोटे होते हैं, जिनका व्यास लगभग 110 से 280 नैनोमीटर होता है। यह आकार महत्वपूर्ण है क्योंकि यह दृश्य प्रकाश तरंग की चौड़ाई के लगभग आधे के बराबर है, जिससे ये कण प्रकाश को बिखेरने और त्वचा को छिपाने में अत्यधिक कुशल बन जाते हैं। दूसरी ओर, सिलिका के कण बहुत बड़े होते हैं, जो लगभग 7 से 87 माइक्रोमीटर तक होते हैं। जहाँ टाइटेनियम डाइऑक्साइड छिपाने की शक्ति संभालता है, वहीं सिलिका यह नियंत्रित करता है कि उत्पाद कैसे फैलता है और सतह पर प्रकाश कैसे फैलता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन कणों का आकार, आकृति और व्यवस्था यह निर्धारित करती है कि फाउंडेशन चिकना महसूस होगा या खुरदरा, और मैट दिखेगा या चमकदार।

जब शोधकर्ताओं ने छह अलग-अलग संग्रहों की जांच की, तो उन्होंने पाया कि निर्माताओं ने विभिन्न फिनिश बनाने के लिए अलग-अलग रणनीतियों का उपयोग किया था। उस संग्रह में जो सबसे चिकना महसूस हुआ और सबसे समान कवरेज प्रदान करता था, टाइटेनियम डाइऑक्साइड के नन्हे कण पूरी तरह से गोल और समान रूप से फैले हुए थे, जबकि बड़े सिलिका कण चिकने गोले थे। इस संयोजन ने एक ऐसी फिल्म बनाई जो मैट दिखी और त्वचा के प्रति बहुत चिपचिपी (एडहेसिव) महसूस हुई। इसके विपरीत, वे संग्रह जो अधिक खुरदरे या दानेदार महसूस हुए, उनमें ऐसे कण थे जो आपस में गुच्छेदार थे या जिनकी सतह ऊबड़-खाबड़ और असमान थी। एक संग्रह में सिलिका के कण थे जो खोखले और बेलनाकार आकार के थे, जिसने बहुत मैट लुक दिया लेकिन थोड़ा चॉक जैसा (चॉल्की) महसूस हुआ। एक अन्य संग्रह में बहुत बड़े, छिद्रपूर्ण सिलिका गोलों के साथ छोटे टाइटेनियम कणों का मिश्रण था, जिसके परिणामस्वरूप उत्पाद ने अच्छी कवरेज दी लेकिन वह कम एकसमान महसूस हुआ। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि कणों की रासायनिक संरचना मायने रखती थी; उदाहरण के लिए, फ्लैट, प्लेट जैसे कणों के रूप में एल्युमीनियम की उपस्थिति ने मोती जैसी चमक (पर्लेसेंट ग्लो) जोड़ी, जिससे उत्पाद रेडिएंट दिखाई देने लगा, भले ही उसकी सतह स्वयं चमकदार न हो।

सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह था कि बनावट की मानवीय धारणा को इन सूक्ष्म विवरणों को देखकर अनुमानित किया जा सकता था। शोधकर्ताओं ने पाया कि उपभोक्ता स्वाभाविक रूप से फाउंडेशन के बारे में अपनी भावनाओं को दो मुख्य श्रेणियों में व्यवस्थित करते हैं: उत्पाद कितना भारी या हल्का महसूस होता है, और वह मैट या रेडिएंट दिखता है। ये दो भावनाएं सीधे भौतिक माप से मेल खाती हैं। जिन उत्पादों को उपभोक्ताओं ने "मैट" और "भारी" के रूप में वर्णित किया, वे उच्चतम कवरेज और सबसे समान कण वितरण वाले थे। जिन उत्पादों को "रेडिएंट" या "ड्यूई" के रूप में वर्णित किया गया, वे वे थे जिनमें विशिष्ट एडिटिव्स, जैसे एल्युमीनियम प्लेट्स शामिल थे, जो प्रकाश को इस तरह परावर्तित करते थे कि एक चमक पैदा होती थी, भले ही फिल्म स्वयं चमकदार न हो। इसका अर्थ है कि फाउंडेशन बेचने के लिए उपयोग किए जाने वाले अस्पष्ट मार्केटिंग शब्द वास्तव में मापने योग्य भौतिक वास्तविकताओं में निहित हैं। एक "मैट" फिनिश केवल एक अहसास नहीं है; यह कणों के आकार और आकृति के एक विशिष्ट संतुलन का परिणाम है जो प्रकाश को विसरित तरीके से बिखेरता है।

शोधकर्ताओं ने इन निष्कर्षों का उपयोग फाउंडेशन डिजाइन करने के लिए तीन स्पष्ट नियम प्रस्तावित करने के लिए किया। पहला, एक चिकना, मैट फिनिश प्राप्त करने के लिए, एक फॉर्मूला को ऐसे छोटे टाइटेनियम डाइऑक्साइड कणों की आवश्यकता होती है जो सभी एक ही आकार के हों और समान रूप से फैले हों, साथ ही चिकने, घने सिलिका कणों की आवश्यकता होती है। दूसरा, किसी उत्पाद की त्वचा को कवर करने की क्षमता केवल टाइटेनियम डाइऑक्साइड की मात्रा से निर्धारित नहीं होती है, बल्कि सभी ठोस कणों की कुल मात्रा से होती है। यदि कण बहुत अधिक भीड़भाड़ वाले हैं, तो वे कुशलता से काम करना बंद कर देते हैं, इसलिए किसी एक सामग्री के बजाय कुल मिश्रण अधिक महत्वपूर्ण है। तीसरा, मैट लुक और ग्लोइंग लुक के बीच के संतुलन को चपटे, प्लेट जैसे कणों को जोड़कर समायोजित किया जा सकता है, जो उत्पाद को तैलीय बनाए बिना चमक जोड़ते हैं। ये नियम सौंदर्य प्रसाधनों के मिश्रण की कला को विज्ञान में बदल देते हैं, जिससे फॉर्मुलेटर यह अनुमान लगा सकते हैं कि उनका नया मिश्रण शेल्फ पर आने से पहले कैसा दिखेगा और कैसा महसूस होगा।

यह कार्य प्रयोगशाला और उपभोक्ता के बीच के अंतर को पाटता है। फाउंडेशन की सूक्ष्म वास्तुकला को बनावट और फिनिश की भाषा में अनुवाद करके, यह अध्ययन सौंदर्य प्रसाधनों के बारे में बात करने का एक नया तरीका प्रदान करता है। व्यक्तिपरक शब्दों पर निर्भर रहने के बजाय जो अलग-अलग लोगों के लिए अलग-अलग अर्थ रख सकते हैं, फॉर्मुलेटर अब कणों के आकार और आकृति को एक ब्लूप्रिंट के रूप में उपयोग कर सकते हैं। यह दृष्टिकोण ऑनलाइन शॉपिंग के युग में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहाँ ग्राहक खरीदने से पहले उत्पाद को छू नहीं सकते। यदि किसी उत्पाद को "मैट" और "एडहेसिव" के रूप में वर्णित किया जाता है, तो उपभोक्ता उस विवरण पर भरोसा कर सकता है यदि वह विशिष्ट भौतिक साक्ष्य द्वारा समर्थित है। अध्ययन पुष्टि करता है कि त्वचा पर फाउंडेशन कैसा महसूस होता है, यह कोई रहस्य नहीं है, बल्कि उन सूक्ष्म, अदृश्य कणों का सीधा परिणाम है जिनसे वह बना है।