Hoe gloeiend cement een revolutie teweeg zal brengen in de nacht

Toen ik een kind was, plakte mijn moeder tientallen glow-in-the-dark sterren op het plafond van mijn slaapkamer. Elke avond staarde ik vol ontzag naar mijn prachtige persoonlijke melkwegstelsel. De mystiek achter de prachtige gloed maakte het des te aantrekkelijker. Maar zelfs als we de fysica van fluorescentie kennen, heeft het fenomeen nog steeds een sterke aantrekkingskracht. Materialen die gloeien, stralen simpelweg lichtenergie uit die eerder uit hun omgeving werd geabsorbeerd.

Fluorescentie en fosforescentie zijn twee vergelijkbare maar verschillende termen die beschrijven hoe licht wordt uitgezonden door een materiaal, een fenomeen dat bekend staat als fotoluminescentie. Wanneer licht wordt geabsorbeerd door een fotoluminescerend materiaal, zoals fosfor, worden de elektronen geëxciteerd en springen ze naar hogere energietoestanden. Fluorescentie treedt op wanneer die geëxciteerde elektronen onmiddellijk ontspannen naar hun grondtoestand en die lichtenergie teruggeven aan de omgeving.

Fosforescentie treedt op wanneer de geabsorbeerde energie van de elektronen niet alleen ervoor zorgt dat de elektronen worden geëxciteerd, maar ook de elektronenspintoestand verandert. Dit dubbel veranderde elektron is nu een slaaf van de complexe regels van de kwantummechanica en moet de lichtenergie vasthouden totdat het een stabiele toestand heeft bereikt waarin het kan ontspannen. Hierdoor kan het materiaal het licht aanzienlijk langer vasthouden voordat het ontspant. Materialen die gloeien, zijn meestal tegelijkertijd zowel fluorescerend als fosforescerend, wat het bijna synonieme gebruik van de termen verklaart (Boundless 2016). De kracht van licht die zonne-energie kan opwekken is werkelijk adembenemend.

Fluorescentie en fosforescentie benutten voor onze straten

Mijn intrige in alles wat met fotoluminescentie te maken heeft, staat op het punt te worden bevredigd, voorbij mijn stoutste fantasieën, dankzij een recente uitvinding van Dr. Jose Carlos Rubio aan de Universiteit van San Nicolas Hidalgo in Mexico. Dr. Carlos Rubio heeft met succes glow-in-the-dark cement gemaakt na negen jaar onderzoek en ontwikkeling. Deze onlangs gepatenteerde technologie behoudt de functionaliteit van cement, maar verwijdert de ondoorzichtige kristallijne microstructuur van het bijproduct, waardoor fosforescerende materialen zichtbaar worden (Elderidge 2016). Het cement "laadt" volledig op in slechts tien minuten blootstelling aan natuurlijk licht en gloeit tot wel 12 uur per nacht. De fluorescentie van het materiaal is ook behoorlijk duurzaam in de tand des tijds. De helderheid zal met slechts 1-2% per jaar verminderen en meer dan 60 jaar een capaciteit van meer dan 20% behouden (Balogh 2016).