Minerály

Triboluminescence



Triboluminescence: Ukázka triboluminiscence na YouTube. K výrobě několika záblesků světla používáme dva kusy mléčného křemene. Můžete snadno najít další minerály, které vykazují triboluminiscenci. Vlastnost vykazuje asi 50% všech krystalických látek 1. Doporučuje se ochranné brýle, pokud tuto demonstraci provedete sami.

Co je triboluminiscence?

Triboluminescence je záblesk světla produkovaný když je materiál vystaven tření, nárazu nebo zlomení. Tento jev je znám také jako fraktoluminiscence a mechanoluminiscence. Triboluminescence je běžná u minerálů. Má se za to, že vlastnost vykazuje asi 50% krystalických materiálů. To je také pozorováno u mnoha nekrystalických materiálů 1.

Triboluminescence: Ukázka triboluminiscence na YouTube. K výrobě několika záblesků světla používáme dva kusy mléčného křemene. Můžete snadno najít další minerály, které vykazují triboluminiscenci. Vlastnost vykazuje asi 50% všech krystalických látek 1. Doporučuje se ochranné brýle, pokud tuto demonstraci provedete sami.

Jak demonstrovat triboluminiscenci

**** Doporučené ochranné brýle ****

Velmi snadným způsobem pozorování triboluminiscence je získání dvou mléčných křemenných oblázků, které jsou dostatečně velké, aby se snadno udržely a třely spolu s trochou síly. Vezměte je do temné místnosti a nechte pár minut stát ve tmě, aby se vaše oči mohly přizpůsobit temnotě. Nepotřebujete úplnou tmu, ale čím méně světla, tím lépe.

Držte jeden kus křemene v levé ruce a druhý kus v pravé ruce. Pevně ​​přitlačte okraj jednoho kusu křemene proti druhému a současně držte silný tlak, rychle jej přetáhněte přes povrch v pohybu podobném tomu, který byste použili k zasažení velkého zápasu. Nebuď wimpy. Držte silný tlak, zatímco rychle přetahujete jeden oblázek přes povrch druhého. Pokud to uděláte správně a pokud máte kousky křemene, které jsou triboluminiscenční, uvidíte krátký záblesk světla, který pronikne hluboko do průsvitného křemene.

Experimentujte s různými rychlostmi, různým množstvím tlaku a směry tažení, abyste maximalizovali záblesk světla. Některé vzorky také vyprodukují malé množství světla, pokud je třeskáte dohromady nebo si je protřepáte. Můžete také experimentovat s různými minerály a zjistit, zda jsou triboluminiscenční. Pravděpodobně najdete mnoho minerálů, které tuto vlastnost vystavují.

Nejlepší způsob, jak se dozvědět o minerálech, je studovat se sbírkou malých vzorků, které můžete zpracovat, zkoumat a pozorovat jejich vlastnosti. V obchodě jsou dostupné levné sbírky minerálů.

Triboluminescence v minerálech

Triboluminescence je přítomna v křemeni; síla tohoto jevu se však u jednotlivých vzorků liší. Triboluminiscence je dobře známa u sfaleritu, fluoritu, kalcitu, muskovitu a mnoha živců. Některé vzorky běžného opálu produkují jasně oranžový záblesk.

Vyzkoušejte několik vzorků sami. Nezapomeňte nosit ochranné brýle a mějte na paměti, že tento test poškodí vaše vzorky. Pravděpodobně objevíte spoustu vzorků různých minerálů, které jsou triboluminiscenční. Zjistili jsme, že záblesk světla je nejjasnější, když použijeme vzorky, které jsou průhledné nebo velmi průsvitné. Tyto vzorky umožňují hluboké proniknutí světla, což usnadňuje pozorování záblesku.

Po celá léta jsme pozorovali záblesky světla při řezání lapidárního drsného povrchu na skalní pile nebo při jeho tvarování na diamantové kolo. Původně jsme si mysleli, že toto světlo je žhavení (emise světla z horkého předmětu), ale nyní si myslíme, že alespoň část tohoto světla byla triboluminiscence.

Triboluminescence není dobrá vlastnost pro identifikaci minerálů. Některé exempláře nerostu by mohly projevit majetek a jiné vzorky nebudou.

Informační zdroje triboluminiscence
1 Vliv triboluminiscence v každodenních materiálech: Andrew DeMiglio, Kent State University, prezentace PowerPoint zveřejněné online, přístup k březnu 2013.
2 Wintergreen Candy a další triboluminiscenční materiály: Linda M. Sweeting, katedra chemie, Towson University, vědecké experimenty doma, webová stránka série, září 1998.
3 magické křemenné oblázky Cape Cod: Robert N. Oldale, geologický průzkum Spojených států, program pobřežní a mořské geologie, článek na webových stránkách, květen 2007.
4 Candy Triboluminescence: Anne Marie Helmenstine, Ph.D., chemie About.com, Science Project Series, článek z webu, naposledy přístupné v únoru 2017.
5 Hodnocení triboluminiscenčních materiálů pro monitorování zdravotního stavu na místě: Tarik J. Dickens, diplomová práce, odevzdaná na College of Engineering na Floridské státní univerzitě v roce 2007.

Proč se vyrábí světlo?

Fenomén triboluminiscence je špatně pochopen. Někteří vědci se domnívají, že škrábání nebo bití materiálů společně poskytuje vstup energie, která vzrušuje elektrony uvnitř materiálů. Když elektrony vypadnou ze svého vzrušeného stavu, vytvoří se záblesk světla 2. Jiní věří, že triboluminiscence je podobná blesku a je způsobena elektrickým proudem generovaným silou aplikovanou na materiály. Elektrický proud prochází materiálem a způsobuje, že molekuly plynu zachycené v krystalu září.

Blesky světla produkované triboluminiscenčními minerály jsou obvykle bílé nebo oranžové, ale jsou možné i jiné barvy. Možná nevidíme veškeré produkované světlo, protože některé z nich mohou mít vlnové délky, které jsou mimo viditelné spektrum lidí 2.

Wint O Green Záchranáři?

**** Doporučené ochranné brýle ****

Zajímavým materiálem, který vykazuje modrou triboluminiscenci, jsou Wint O Green záchranáři. Pokud je rozdrtíte pomocí kleští v temné místnosti, měli byste vidět pěkné modré záblesky světla. Krystalický cukr v bonbónu je považován za zdroj triboluminiscence a methylsalicylát (příchuť zimní rostliny) produkuje modrou fluorescenci 4. Mnoho dalších druhů tvrdých cukrovinek vykazuje triboluminiscenci.

Praktická použití pro triboluminiscenci

K detekci strukturálního poškození lze použít triboluminiscenční materiály. Pokud jsou triboluminiscenční materiály zabudovány do kompozitu, budou generovat světlo, pokud kompozit začne vykazovat strukturální selhání. Čidlo detekuje světlo a hlásí, že došlo k selhání. Toto monitorování může detekovat selhání v jeho raných stádiích, protože mnoho kompozitních materiálů se začíná zlomit na mikroskopické úrovni daleko před úplným selháním.

Implementace těchto metod je nákladná a lze je použít pouze v zařízeních, kde odhalení včasného selhání může vést k úsporám vysoké hodnoty. Komponenty kosmických lodí, letadel, námořních plavidel, budov, přehrad, mostů a dalších kritických struktur jsou tam, kde by tyto metody mohly být použity 5.