Πώς το λαμπερό τσιμέντο θα φέρει επανάσταση τη νύχτα

Όταν ήμουν παιδί, η μητέρα μου κόλλησε δεκάδες αστέρια που λάμπουν στο σκοτάδι στην οροφή του υπνοδωματίου μου. Κάθε βράδυ κοίταζα με δέος τον υπέροχο προσωπικό μου γαλαξία. Ο μυστικισμός πίσω από την όμορφη λάμψη το έκανε πολύ πιο ελκυστικό. Αλλά ακόμη και γνωρίζοντας τη φυσική του φθορισμού, τα φαινόμενα εξακολουθούν να έχουν μια ισχυρή έλξη. Τα υλικά που λάμπουν απλώς εκπέμπουν φωτεινή ενέργεια που είχε προηγουμένως απορροφηθεί από το περιβάλλον τους.

Ο φθορισμός και ο φωσφορισμός είναι δύο παρόμοιοι αλλά διακριτοί όροι που περιγράφουν πώς το φως εκπέμπεται από ένα υλικό, ένα φαινόμενο γνωστό ως φωτοφωταύγεια. Όταν το φως απορροφάται από ένα υλικό φωτοφωταύγειας, όπως ο φώσφορος, τα ηλεκτρόνια διεγείρονται και μεταπηδούν σε υψηλότερες ενεργειακές καταστάσεις. Ο φθορισμός εμφανίζεται όταν αυτά τα διεγερμένα ηλεκτρόνια χαλαρώνουν αμέσως στη βασική τους κατάσταση, επιστρέφοντας αυτή την φωτεινή ενέργεια στο περιβάλλον.

Ο φωσφορισμός συμβαίνει όταν η απορροφούμενη ενέργεια των ηλεκτρονίων όχι μόνο προκαλεί διέγερση των ηλεκτρονίων, αλλά αλλάζει επίσης την κατάσταση σπιν των ηλεκτρονίων. Αυτό το διπλά αλλαγμένο ηλεκτρόνιο είναι τώρα σκλάβος των περίπλοκων κανόνων της κβαντικής μηχανικής και πρέπει να διατηρήσει τη φωτεινή ενέργεια μέχρι να επιτύχει μια σταθερή κατάσταση στην οποία μπορεί να χαλαρώσει. Αυτό επιτρέπει στο υλικό να διατηρεί το φως για σημαντικά μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα πριν χαλαρώσει. Τα υλικά που λάμπουν είναι συνήθως και φθορίζοντα και φωσφορίζοντα ταυτόχρονα, γεγονός που ευθύνεται για τη σχεδόν συνώνυμη χρήση των όρων (Boundless 2016). Η δύναμη του φωτός που μπορεί να παράγει η ηλιακή ενέργεια κόβει την ανάσα.

Αξιοποιώντας τον φθορισμό και τον φωσφορισμό για τους δρόμους μας

Η ίντριγκά μου σε οτιδήποτε φωτοφωταύγειο πρόκειται να ικανοποιηθεί πέρα ​​από την πιο τρελή μου φαντασία, λόγω μιας πρόσφατης εφεύρεσης του Δρ Jose Carlos Rubio στο Πανεπιστήμιο του San Nicolas Hidalgo στο Μεξικό. Ο Δρ Carlos Rubio δημιούργησε με επιτυχία τσιμέντο που λάμπει στο σκοτάδι μετά από εννέα χρόνια έρευνας και ανάπτυξης. Αυτή η τεχνολογία που κατοχυρώθηκε πρόσφατα με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας διατηρεί τη λειτουργικότητα του τσιμέντου, αλλά αφαιρεί την αδιαφανή κρυσταλλική μικροδομή του παραπροϊόντος, επιτρέποντας να φαίνονται φωσφορίζοντα υλικά (Elderidge 2016). Το τσιμέντο «φορτίζεται» σε πλήρη χωρητικότητα μόνο σε δέκα λεπτά έκθεσης στο φυσικό φως και θα λάμπει έως και 12 ώρες κάθε βράδυ. Ο φθορισμός του υλικού είναι επίσης αρκετά ανθεκτικός στη δοκιμή του χρόνου. Η φωτεινότητα θα μειωθεί μόνο κατά 1-2% ετησίως και θα διατηρήσει πάνω από 60% χωρητικότητα για περισσότερα από 20 χρόνια (Balogh 2016).