Triboluminiscencia : luminiscencia que surge de la destrucción de cuerpos cristalinos . Por ejemplo, al romper un cristal de azúcar, se obtiene un hermoso destello azulado. El brillo también puede ocurrir en cristales de hielo, cuarzo y muchos otros [1] .
El efecto Kopp - Etchells . El periodista estadounidense Michael Yohn notó un brillo inusual que se produce al aterrizar o despegar un helicóptero en el desierto debido a la fricción de las aspas del helicóptero sobre las partículas de arena y polvo en el aire. El fenómeno lleva el nombre de dos soldados estadounidenses, Kopp y Etchels, que murieron en julio de 2009 en Afganistán [2] .
La fraktoluminiscencia se utiliza a menudo como sinónimo de triboluminiscencia. Esta es la emisión de luz al romper (en lugar de frotar) el cristal, pero la rotura a menudo ocurre por frotamiento. Dependiendo de la composición atómica y molecular del cristal, cuando el cristal se rompe, puede ocurrir una separación de carga, dejando un lado del cristal roto con carga positiva y el otro con carga negativa. Como en el caso de la triboluminiscencia, si la separación de carga conduce a un potencial eléctrico suficientemente grande, puede ocurrir una descarga a través del espacio y del gas en el baño entre las interfaces.
La triboluminiscencia se diferencia de la piezoluminiscencia en que el material piezoluminiscente emite luz cuando se deforma , en lugar de romperse. Estos son ejemplos de mecanoluminiscencia, que es la luminiscencia resultante de cualquier acción mecánica sobre un sólido.
La primera evidencia registrada proviene del filósofo británico Francis Bacon , cuando en 1620 señaló: “También es cierto que cualquier azúcar, ya sea sazonada (como se le llama) o simple, si solo es dura, brilla si se rompe en la oscuridad o raspado con un cuchillo". [3] .
El científico Robert Boyle también informó sobre varios de sus trabajos sobre triboluminiscencia en 1663.
A fines de la década de 1790, la producción de azúcar comenzó a producir cristales de azúcar más refinados. Estos cristales se moldearon en un gran cono duro para su transporte y venta. Este duro cono de azúcar tenía que romperse en pedazos utilizables usando un dispositivo conocido como cortador de azúcar . La gente comenzó a notar que cuando el azúcar "mordía" con poca luz, se veían pequeños destellos de luz.
Un caso históricamente importante de triboluminiscencia ocurrió en París en 1675. El astrónomo Jean-Félix Picard notó que su barómetro brillaba en la oscuridad mientras lo llevaba. Su barómetro consistía en un tubo de vidrio parcialmente lleno de mercurio . Cada vez que el mercurio se deslizaba por el tubo de vidrio, el espacio vacío sobre el mercurio brillaba. Mientras investigaban este fenómeno, los investigadores descubrieron que la electricidad estática puede hacer que el aire a baja presión brille . Este descubrimiento abrió la posibilidad de la iluminación eléctrica .
Los nativos de Utah del centro de Colorado son uno de los primeros grupos documentados de personas en el mundo a los que se les atribuye el uso de la mecanoluminiscencia, que implica el uso de cristales de cuarzo para generar luz. Utah diseñó sonajeros ceremoniales especiales de piel de búfalo sin curtir, que llenaron con cristales de cuarzo transparentes recogidos de las montañas de Colorado y Utah. Cuando los sonajeros se agitaban por la noche durante las ceremonias, la fricción y la tensión mecánica de los cristales de cuarzo en contacto entre sí provocaban destellos de luz visibles a través de la piel de búfalo translúcida.
En la mayoría de los casos, la triboluminiscencia dura solo en el momento del daño mecánico a la sustancia misma, pero a veces es posible observar un resplandor residual. La acetanilida y el ácido sulfanílico tienen esta propiedad .
A pesar de las diferencias en las versiones, fue posible establecer algunas regularidades entre la estructura y composición de los compuestos químicos con su capacidad de triboluminiscencia.
Experimentalmente, se encontró que de 510 muestras (400 compuestos orgánicos , 110 compuestos inorgánicos ), 121 muestras orgánicas (30%) y 6 inorgánicas (5,5%) tienen la capacidad de triboluminiscencia.
Es posible señalar la conexión de la triboluminiscencia con ciertos grupos atómicos cíclicos. Se observó luminiscencia en compuestos aromáticos e hidroaromáticos en aproximadamente el 36% de todos los casos investigados, y en compuestos alifáticos solo en el 13%. Cabe destacar que la intensidad de la luz emitida en los compuestos cíclicos es mucho mayor que en los compuestos con cadena abierta de átomos de carbono.
Además, el grupo hidroxilo , el grupo carbonilo , así como el nitrógeno enlazado secundario y terciario tienen un efecto particularmente favorable sobre la triboluminiscencia. Estos datos concuerdan con el hecho de que, entre los alcaloides naturales, la mayoría (47 de las 74 muestras estudiadas, que es el 63,5%) tienen propiedades triboluminiscentes [4] .
Colores de destello| Compuesto químico | color de triboluminiscencia |
|---|---|
| Azúcar | Azul |
| Cuarzo | Naranja |
| Hielo | Blanco |
| cumarina | Blanco |
| nitrato de uranilo | Verdoso |
| Uranilo de ácido acético | Verdoso |
| Diamante | rojo o azul |
| Anilina de ácido clorhídrico | Violeta |
Las causas de la triboluminiscencia son variadas y no se comprenden completamente. En algunos casos, se explica por la excitación de la fotoluminiscencia por descargas eléctricas que se producen durante la división de un cuerpo cristalino , en otros casos se debe al movimiento de dislocaciones durante la deformación.
El fenómeno biológico de la triboluminiscencia se debe a la recombinación de radicales libres durante la activación mecánica [5] .
El diamante puede comenzar a brillar durante la fricción. Esto le sucede a veces a los diamantes mientras se pule un corte o se aserra un diamante durante el proceso de corte. Los diamantes pueden emitir fluorescencia azul o roja. Algunos otros minerales, como el cuarzo, son triboluminiscentes y emiten luz cuando se frotan entre sí.
La cinta para ductos simple ("cinta para ductos") tiene una línea brillante donde la cinta se despega del rollo. En 1953, los científicos soviéticos notaron que es posible producir imágenes de rayos X quitando una capa de un rollo de cinta adhesiva en el vacío [6] . El mecanismo de generación de rayos X se estudió en 2008 [7] . También se observan casos similares de emisión de rayos X con metales. Una característica distintiva de este caso es que la sustancia en sí no se daña aquí. Cuando se separan las capas, se destruye el contacto adhesivo , acompañado de radiación EMP .
Además, cuando se trituran los cristales de azúcar, se crean pequeños campos eléctricos que separan las cargas positivas y negativas, que luego crean chispas cuando intentan reunirse. Los caramelos "Life Savers" Wint-O-Green funcionan particularmente bien para crear estas chispas porque el aceite de árbol de invierno ( salicilato de metilo ) es fluorescente y convierte la luz ultravioleta en azul.
La triboluminiscencia puede ocurrir cuando una gota de Prince Rupert es destrozada por una fuerza poderosa como una bala. Un destello brillante de luz blanca puede ocurrir antes de la caída desde la cabeza de la gota hasta la cola.
La triboluminiscencia es un fenómeno biológico observado durante la deformación mecánica y la electrización por contacto de la superficie epidérmica del hueso y los tejidos blandos, al masticar alimentos, durante la fricción en las articulaciones de las vértebras, durante las relaciones sexuales y durante la circulación sanguínea.
El corte abrasivo por chorro de agua de cerámica (como baldosas) crea un brillo amarillo anaranjado en el sitio de exposición a una corriente de muy alta velocidad.
Al abrir un sobre sellado con adhesivo polimérico se genera una luz que puede verse como destellos azules en la oscuridad.
Para observar la triboluminiscencia, basta con triturar trozos de azúcar o raspar cristales de cuarzo o un trozo de pedernal en una habitación oscura. Para lograr el mejor resultado, es absolutamente necesario lograr una oscuridad perfecta y dejar que los ojos se acostumbren durante 15-20 minutos.
Otra forma sencilla de observar es desenrollar cinta adhesiva (scotch tape).
La triboluminiscencia se puede utilizar en el desarrollo de sensores/materiales inteligentes. Este método también se puede implementar en la técnica de la pulvimetalurgia. EMP es una de esas emisiones que acompaña a grandes deformaciones. Si es posible identificar un elemento que dé la máxima respuesta EMR con un estímulo mecánico mínimo, entonces se puede agregar al material principal y, por lo tanto, establecer nuevas tendencias en el desarrollo de material intelectual. La luz inducida por warp puede servir como una poderosa herramienta para detectar y prevenir fallas.
Existe la posibilidad de que surja y se desarrolle la iluminación triboluminiscente.
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