zde se nacházíte:
Úvod > Teória > Mechanoluminiscencia

Mechanoluminiscencia

Mechanoluminiscencia predstavuje jeden z najzaujímavejších a najmenej preskúmaných javov emisie studeného svetla. Dochádza pri nej k žiareniu svetla pôsobením mechanického namáhania pevných látok.

Mechanoluminiscencia sa delí na rôzne kategórie podľa druhu mechanického excitačného stimulu.

K najznámejšej forme patrí triboluminiscencia, nazývaná tiež fraktoluminiscencia, ku ktorej dochádza v dôsledku lomu kryštálových plôch a všeobecne pri deštruktívnom trení kryštálov.

Historicky prvý písaný záznam o triboluminiscencii pochádza od anglického učenca Francisa Bacona z roku 1605 v diele „Of The Advancement of Learning“ a neskôr v diele „Novum Organum“ z roku 1620. Francis Bacon v nej popisuje triboluminiscenciu trstinového cukru pri jeho drtení. Triboluminiscencia minerálov, ako je napríklad kremeň, bola používaná americkými Indiánmi k obradným účelom.

Piezoluminiscencia ako podkategória mechanoluminiscencie sa od triboluminiscencie líši tým, že je viditeľná už pri tlaku na kryštálové plochy, bez toho, aby dochádzalo k deštrukcií kryštálu.

Kryštáloluminiscencia predstavuje nemenej pozoruhodnú podkategóriu mechanoluminiscencie. Pri kryštáloluminiscencii dochádza k mechanickému namáhaniu plôch kryštálov pri kryštalizácii, ktoré spôsobuje emisiu svetla. Sú známe ako príklady kryštáloluminiscencie z roztoku (napr. kryštalizácia bromičnanu bárnatého alebo strontnatého, podvojnej soli síranu sodného a draselného, apod.), tak príklady kryštáloluminiscencie z taveniny (napr. N-izopropylkarbazol).

Najviac prijímané vysvetlenie triboluminiscencie a kryštáloluminiscencie je, že pri rozbíjaní kryštálov vznikajú časti s odlišným elektrickým nábojom, následne dôjde k elektrickému výboju a pritom sa excituje buď plyn v okolí alebo samé molekuly na povrchu kryštálu. Pri najznámejšom príklade triboluminiscencie repového cukru dochádza k vzniku miniatúrnych výbojov, ktoré excitujú dusík naadsorbovaný na kryštálových plochách. Spektrum triboluminiscencie vzniknutej trením kociek cukru na vzduchu je preto veľmi podobné spektru blesku.

Posledným príkladom mechanoluminiscencie je sonoluminscencia. Sonoluminiscencia je fyzikálny jav, kedy kvapalina pôsobením prudkých tlakových zmien vysiela krátke svetelné záblesky. Spúšťačom javu je kavitácia (vznik a zánik dutín v kvapalinách), ktorej sa v laboratóriu pokusne docieľuje pomocou silného ultrazvuku. Najviac prijímaná teória hovorí, že pôsobenie ultrazvuku má za následok implózie bublín, ktoré sa adiabatickou kompresiou silne zahrievajú. V dôsledku šokového záhrevu (na povrchu kolabujúcich bublín bolo nameraných až 10 000 °C) sa excitujú atómy/molekuly plynu a jeho bezprostredné okolie. To vysvetľuje tiež, prečo napríklad sonoluminiscencia morskej vody poskytuje okrem spojitého spektra horúceho plynu tiež žltooranžové žiarenie typické pre excitované atómy sodíka, tak ako ich poznáme zo sodíkových lámp.

Na záver je možné povedať, že triboluminiscencia je zaujímavý jav, ktorý má však doposiaľ veľmi málo praktických využití. Triboluminiscenčné materiály môžu byť použité k výrobe senzorov poškodenia – napr. senzory mechanického poškodenia môžu nájsť uplatnenie u kozmických lodí (detekcia a lokalizácia nárazu i malých úlomkov meteoritov) alebo pri vývoji citlivejších spúšťačov airbagov v automobiloch.