როგორ მოახდენს მბზინავი ცემენტი რევოლუციას ღამით

როცა ბავშვი ვიყავი, დედაჩემმა ჩემი საძინებლის ჭერზე ათობით ანათებული ვარსკვლავი ჩააკრა. ყოველ ღამე აღფრთოვანებული ვუყურებდი ჩემს მშვენიერ პირად გალაქტიკას. მისტიკა მშვენიერი ბრწყინვალების მიღმა მას უფრო მიმზიდველს ხდის. მაგრამ ფლუორესცენციის ფიზიკის ცოდნითაც კი, ფენომენს მაინც აქვს ძლიერი ძალა. მასალები, რომლებიც ანათებენ, უბრალოდ ასხივებენ სინათლის ენერგიას, რომელიც ადრე შეიწოვება მათი გარემოდან.

ფლუორესცენცია და ფოსფორესცენცია არის ორი მსგავსი, მაგრამ განსხვავებული ტერმინი, რომლებიც აღწერს, თუ როგორ გამოიყოფა სინათლე მასალისგან, ფენომენი, რომელიც ცნობილია როგორც ფოტოლუმინესცენცია. როდესაც სინათლე შეიწოვება ფოტო-ლუმინესცენტური მასალის მიერ, როგორიცაა ფოსფორი, ელექტრონები აღგზნდებიან და გადადიან უფრო მაღალ ენერგეტიკულ მდგომარეობებზე. ფლუორესცენცია ხდება მაშინ, როდესაც აღგზნებული ელექტრონები მაშინვე მოდუნდებიან თავიანთ ძირითად მდგომარეობამდე და უბრუნებენ ამ სინათლის ენერგიას გარემოს.

ფოსფორესცენცია ხდება მაშინ, როდესაც ელექტრონების შთანთქმის ენერგია არა მხოლოდ იწვევს ელექტრონების აგზნებას, არამედ ცვლის ელექტრონის სპინის მდგომარეობას. ეს ორმაგად შეცვლილი ელექტრონი ახლა არის კვანტური მექანიკის რთული წესების მონა და უნდა შეინარჩუნოს სინათლის ენერგია მანამ, სანამ არ მიაღწევს სტაბილურ მდგომარეობას, რომელშიც მოდუნდება. ეს საშუალებას აძლევს მასალას შეინარჩუნოს შუქი გაცილებით დიდი ხნის განმავლობაში დასვენებამდე. მასალები, რომლებიც ანათებენ, როგორც წესი, ერთდროულად ფლუორესცენტურია და ფოსფორესცენტური, რაც ითვლის ტერმინების თითქმის სინონიმურ გამოყენებას (Boundless 2016). სინათლის ძალა, რომლის გამომუშავებაც მზის ენერგიას შეუძლია, მართლაც თვალწარმტაცია.

ფლუორესცენციისა და ფოსფორესცენციის გამოყენება ჩვენი ქუჩებისთვის

ჩემი ინტრიგა ყველაფერში, რაც ფოტო-ლუმინესცენტურს ეხება, დაკმაყოფილდება ჩემი ფანტასტიკური წარმოსახვის მიღმა, მექსიკაში, სან ნიკოლას იდალგოს უნივერსიტეტში დოქტორ ხოსე კარლოს რუბიოს ბოლო გამოგონების გამო. ექიმმა კარლოს რუბიომ ცხრაწლიანი კვლევისა და განვითარების შემდეგ წარმატებით შექმნა ბნელში ცემენტი. ეს ახლახან დაპატენტებული ტექნოლოგია ინარჩუნებს ცემენტის ფუნქციონირებას, მაგრამ აშორებს გაუმჭვირვალე კრისტალურ ქვეპროდუქტის მიკროსტრუქტურას, რაც ფოსფორესცენტური მასალების ხილვის საშუალებას იძლევა (ელდერიჯი 2016). ცემენტი სრული სიმძლავრით „იმუხტება“ ბუნებრივ შუქზე მხოლოდ ათი წუთის განმავლობაში და ყოველ ღამე 12 საათამდე ანათებს. მასალის ფლუორესცენცია ასევე საკმაოდ გამძლეა დროის გამოცდაზე. სიკაშკაშე შემცირდება მხოლოდ 1-2%-ით ყოველწლიურად და შეინარჩუნებს 60%-ზე მეტ სიმძლავრეს 20 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში (Balogh 2016).