Farveskiftende gnister

Gnister er et fascinerende fænomen, der er kendt fra lejrbål, flintsten og elektriske stjernekast og andre pyrotekniske artikler. Når man ser nærmere på gnister, afsløres de begrænsede farver, de vises i. Mørkerødorange gnister kendes fra kul, jernpulver fører til gule/gyldne gnister, og varmbrændende elementære metalpulvere som aluminium og titanium kan danne lyse hvide gnister.

Farven på gnister domineres af sort kropsstråling. Følgelig, gnistens temperatur styrer dens udsendte bølgelængde. Anderledes farvede gnister, f.eks. grøn, blå, lys rød/pink er ikke mulig i fast tilstand. For at opnå gnister i disse farver, gasfaseforbrænding er påkrævet. I gasfasen, elementspecifik emission finder sted. I princippet, hele spektret af farver kunne opnås, som kendt fra flammefarverne på forskellige elementer. Desværre, selvom der kendes få metaller, der brænder i dampfasen, de resulterende gnister er meget korte, tyk og det visuelle udseende er dårligt. Dette forklares let ved metalets hurtige fordampning.

Forskere fra Clausthal University of Technology (Tyskland) under ledelse af prof. Eike G. Hübner ledte efter langvarige og intensivt farvede gnister. Efter at have overvejet den teoretiske baggrund, første forfatter Felix Lederle og Eike Hübner fandt et metal, der skulle danne langbrændende grønne gnister:erbium. Brug af erbiumpulver med en passende kornstørrelse på omkring 80 mikron førte uventet til den første beskrivelse af farveændrende gnister, der brænder i tre faser og sidste forgrening af gnisterne. Resultaterne er for nylig blevet offentliggjort som meget vigtigt papir og omslag i European Journal of Inorganic Chemistry .

Gnistens faser forklares let af en køligere startfase, som udviser sort kropsemission (orange-hvid), en meget varm fase, der fører til forbrænding i dampfase og intens grøn emission af erbiummonoxid i gasfasen, og endelig en tredje fase baseret på sortlegememission, igen. De forskellige faser af gnisten er blevet analyseret af tidsopløste emissionsspektre i samarbejde med Fraunhofer Heinrich-Hertz-instituttet, Goslar (Tyskland) af medforfatter Jannis Koch.

Yderligere eksperimenter blev udført med andre materialer, såsom tellurium til blåt og natrium-gennemblødt silicapulver til gule gnister.

De farveændrende erbium-gnister præsenterer en langflyvende, lyst og intensivt farvet udseende, og kan tillade fremstilling af stjernekast og andre pyrotekniske anordninger i eksotiske farver. Desuden, undersøgelserne kan være nyttige for lyse blus og signalanordninger.

I slutningen af ​​deres offentliggørelse, forskerne præsenterer det første røgfrie indendørs springvand baseret på farveændrende erbiumgnister og andre ualmindelige sammensætninger, såsom et springvand med mørkerøde gnister baseret på diamantpulver.