Forskere optrævler hemmelighederne om, hvordan natursten lyser i mørke

Forskere ved Universitetet i Turku, Finland, har opdaget oprindelsen af ​​gløden i det naturlige mineral, der genererer hvid luminescens i mørke. Ved at studere naturlige mineraler, betydelig ny viden kan opnås til udvikling af bedre syntetiske materialer.

Gløde-i-mørke materialer, eller materialer med en efterglød, er kendt af alle i hvert fald fra de selvoplyste nødudgangsskilte. Materialer med efterglød bruges også til forskellige andre formål, bl. såsom bioimaging.

"De materialer, der bruges i øjeblikket, er alle syntetiske, og, for eksempel, materialet med den velkendte grønne efterglød får sin glød fra et grundstof kaldet europium. Vanskeligheden med denne slags materialer er, at selvom det ønskede element, der udsender luminescens, kan tilføjes til dem, deres efterglødende egenskaber kan ikke forudsiges, " bemærker universitetslektor Mika Lastusaari, lederen af ​​fotonikforskningen ved forskningsgruppen for uorganisk materialekemi ved universitetet i Turku.

Der er også nogle naturlige mineraler, der kan eftergløde. Et sådant mineral er hackmanit, som kan findes i Afghanistan, Grønland, Canada og Pakistan. Imidlertid, alle hackmanitter er ikke i stand til at gløde i mørke.

"Vi har forsket meget med syntetiske hackmanitter og har været i stand til at udvikle et materiale med en efterglød, der er tydeligt længere end naturlig hackmanit. forholdene, der påvirker luminescensen, har hidtil været uklare, " forklarer postdoktor Isabella Norrbo fra forskergruppen.

"Naturen har stor erfaring med at optimere mineraler, Derfor brugte vi naturlige hackmanitter til at studere efterglød-effekten, " tilføjer ph.d.-kandidat Sami Vuori fra forskergruppen.

Naturlige mineraler indeholder ofte komplekse sammensætninger og ret store sammensætningsforskelle afhængigt af de forhold, de er dannet under.

"Optimering af naturlige materialer giver os mulighed for at opdage, hvordan hackmanitter genererer den mest effektive glød, " siger ph.d.-kandidat Cecilia Agamah.

Titanium får Hackmanite til at gløde

Undersøgelsen er udført som et internationalt samarbejde mellem forskere fra forskellige felter. Ud over kemikere, undersøgelsen involverede mineraloger, geologer, fysikere, en statistiker og videnskabsmænd specialiseret i modellering af materialeegenskaber.

"Gennem dette omfattende samarbejde, vi var i stand til at komme til den konklusion, at de mest centrale elementer bag gløden af ​​naturlig hackmanit er svovl, kalium, titanium og jern, og den korrekte balance mellem deres koncentrationer, " siger Mika Lastusaari.

Ved at kombinere eksperimentelle og beregningsmæssige data, undersøgelsen formåede at bevise, at titanium lyser i kernen af ​​hackmanit, og eftergløden er relateret til overførslen af ​​elektroner i ledningsbåndet.

"Med disse resultater, vi opnåede værdifuld information om de forhold, der påvirker eftergløden af ​​hackmanitter. Selvom naturen ikke har, I dette tilfælde, været i stand til at danne et materiale med en glød lige så effektiv som i syntetiske materialer, naturen har hjulpet betydeligt i udviklingen af ​​stadig mere effektive glødende materialer, " forklarer Lastusaari.