Mechanoluminiscence

Mechanoluminiscence představuje jeden z nejzajímavějších a nejméně prozkoumaných jevů emise studeného světla. Dochází při ní k záření světla působením mechanického namáhání pevných látek.

Jak to funguje?

Nejvíce přijímané vysvětlení triboluminiscence a krystaloluminiscence je, že při rozbíjení krystalů vznikají části s odlišným elektrickým nábojem, následně dojde k elektrickému výboji a přitom se excituje buď plyn v okolí, nebo samy molekuly na povrchu krystalu. Při nejznámějším příkladu triboluminiscence řepného cukru dochází ke vzniku miniaturních výbojů, které excitují dusík, jenž je naadsorbován na krystalových plochách. Spektrum triboluminiscence vzniklé třením kostek cukru na vzduchu je proto velmi podobné spektru blesku.

Dělení

Mechanoluminiscence se dělí na různé kategorie podle druhu mechanického excitačního stimulu. K nejznámější formě patří triboluminiscence, též nazývána fraktoluminiscencí, ke které dochází v důsledku lomu krystalových ploch a obecně při destruktivním tření krystalů.

Historicky první psaný záznam o triboluminiscenci pochází od anglického učence Francise Bacona v díle "Of The Advancement of Learning (1605)" a později v díle "Novum Organum (1620)". Bacon v ní popisuje triboluminiscenci třtinového cukru při jeho drcení. Triboluminiscence minerálů, jako je například křemen, byla používána americkými indiány k obřadním účelům.

Piezoluminiscence, jakožto podkategorie mechanoluminiscence, se od triboluminiscence liší tím, že je patrná už při tlaku na krystalové plochy, aniž by docházelo k destrukci krystalu.

Krystaloluminiscence zastupuje další neméně pozoruhodnou podkategorii. Při krystaloluminiscenci dochází k mechanickému namáhání ploch krystalů při krystalizaci, které způsobuje emisi světla. Jsou známé jak příklady krystaloluminiscence z roztoku (např. krystalizace bromičnanu barnatého nebo strontnatého), tak příklady krystaloluminiscence z taveniny (např. N-isopropylkarbazol).

Posledním příkladem mechanoluminiscence je sonoluminiscence. Je to fyzikální jev, kdy kapalina působením prudkých tlakových změn vysílá krátké světelné záblesky. Spouštěčem jevu je kavitace (vznik a zánik dutin v kapalinách), jíž se v laboratoři pokusně dosahuje za pomoci silného ultrazvuku. Nejvíce přijímaná teorie říká, že působení ultrazvuku má za následek imploze bublin, které se adiabatickou kompresí silně zahřívají. V důsledku šokového záhřevu (na povrchu kolabujících bublin bylo naměřeno až 10 000 °C) se excitují atomy/molekuly plynu a jeho bezprostřední okolí. Například sonoluminiscence mořské vody se projevuje intenzivním žlutým světlem, způsobeného excitací atomů sodíku z mořské soli.

Závěrem lze říci, že triboluminiscence je zajímavý jev, který má však doposud velmi málo praktických využití. Triboluminiscenční materiály mohou být použity k výrobě senzorů poškození – např. senzory mechanického poškození mohou nalézt uplatnění u kosmických lodí (detekce a lokalizace nárazu i malých úlomků meteoritů) nebo při vývoji citlivějších spouštěčů airbagů v automobilech.