Триболюминесценция - Triboluminescence

Никотин-L салицилатының триболюминесценциясы

Триболюминесценция болып табылады оптикалық құбылыс онда жарық материалды механикалық жолмен жұлу, жырту, тырнау, ұнтақтау немесе үйкелу кезінде пайда болады (қараңыз) триология ). Құбылыс толық түсінілмеген, бірақ бөліну мен қайта бірігу салдарынан пайда болған көрінеді статикалық электр зарядтары. Термин « Грек τρίβειν («сүрту»; қараңыз триология ) және Латын люмен (жарық). Триболюминесценцияны қант кристалдарын сындыру және жабысқақ ленталарды тазарту кезінде байқауға болады.

Триболюминесценция синонимі ретінде жиі қолданылады фрактолюминесценция (кейде сынған кристалдардан шыққан жарыққа қатысты қолданылатын термин). Триболюминесценцияның айырмашылығы пьезолюминесценция пьезолюминесцентті материал, деформацияланған кезде, сынғанмен салыстырғанда жарық шығарады. Бұл мысалдар механолюминесценция, қайсысы люминесценция а-ға кез-келген механикалық әсер ету нәтижесінде пайда болады қатты.

Тарих

Ан Компьютерлік емес Кварц кристалдарымен толтырылған Buffalo шикі терісінің салтанатты сылдыры. Кварц кристалдары қараңғылықта механикалық әсерге ұшырағанда жарықтың жарқылдары көрінеді.

Үндістандықтар

The Компьютерлік емес Орталық Колорадо штатындағы үнділер - бұл қолданбалы болып саналатын әлемдегі алғашқы құжаттар топтарының бірі механолюминесценция жарық шығару үшін кварц кристалдарын пайдалануды қамтиды.[1][2] Уте буфал шикізатынан жасалған арнайы салтанатты сылдырмақтар жасады, оларды Колорадо мен Юта тауларынан жиналған кварцтың мөлдір кристалдарымен толтырды. Салтанаттар түнде салтанаттар кезінде шайқалғанда, кварц кристалдарының үйкелісі мен механикалық кернеуі бір-біріне әсер етіп, мөлдір буйвол терісі арқылы жарық жарқылы пайда болды.

Кейінірек сипаттамалар

Алғашқы байқау ағылшын ғалымына қатысты Фрэнсис Бэкон ол өзінің 1620 жылы жазған кезде Novum Organum бұл «бәріне белгілі қант, кәмпит немесе қарапайым болса да, егер ол қатты болса, қараңғыда сынғанда немесе тырнағанда жарқырайды ».[3] Ғалым Роберт Бойль 1663 жылы оның триболюминесценцияға қатысты кейбір жұмыстары туралы хабарлады. 1790 жылдардың аяғында, қант өндіріс қанттың көп тазартылған кристалдарын шығара бастады. Бұл кристалдар тасымалдау және сату үшін үлкен қатты конусқа айналды. Бұл қатты қант конусын құрылғыны қолдана отырып, қолдануға болатын бөліктерге бөлуге тура келді қант. Адамдар қантты аз жарықта «сығып» жатқанда, кішкене жарық жарылыстары көрінетінін байқай бастады.

Триолюминесценцияның тарихи маңызды мысалы 1675 жылы Парижде болған. Астроном Жан-Феликс Пикард оның екенін байқады барометр оны көтеріп бара жатып қараңғыда жарқырап тұрды. Оның барометрі ішінара сынаппен толтырылған шыны түтікшеден тұрды. Сынап шыны түтікпен төмен қарай жылжып кеткен сайын, сынаптың үстіндегі бос орын жарқырап тұратын. Бұл құбылысты зерттеу барысында зерттеушілер статикалық электр қуаты төмен қысымды ауаның жарқырауын тудыруы мүмкін екенін анықтады. Бұл жаңалық электр жарығының пайда болуын анықтады.

Қимыл механизмі

Материалистер эффект туралы толық түсінікке әлі жеткен жоқпыз, бірақ қазіргі кездегі триболюминесценция теориясы - кристаллографиялық, спектроскопиялық және басқа эксперименттік дәлелдерге негізделген - асимметриялық материалдардың сынуы кезінде, зарядтау бөлінген. Зарядтар қайта біріктірілген кезде электр разряды қоршаған ауаны иондайды және жарықтың жарқылын тудырады. Зерттеулер бұдан әрі ұсынады[дәйексөз қажет ] Триолюминесценцияны көрсететін кристалдар симметрияға ие болмауы керек (зарядты бөлуге мүмкіндік беру үшін анизотропты болуы керек) және нашар өткізгіштер болуы керек. Алайда, осы ережені бұзатын және асимметрияға ие емес, бірақ бәрібір триболюминесценцияны көрсететін заттар бар, мысалы, гексакис (антипирин) тербий йодиді.[4] Бұл материалдар құрамында жергілікті асимметриялы болатын қоспалар бар деп ойлайды.

Триолюминесценцияның биологиялық құбылысы шартталған рекомбинация туралы бос радикалдар механикалық активтендіру кезінде.[5]

Мысалдар

Кварцтағы триболюминесценция

A гауһар ысқылап жатқанда жарқырай бастауы мүмкін. Бұл кейде гауһар тасты тегістеу кезінде немесе алмазды кесу кезінде пайда болады кесу процесі. Алмаздар флуоресцентті көк немесе қызыл болуы мүмкін. Сияқты кейбір басқа минералдар кварц, триолюминесцентті, бір-біріне үйкелегенде жарық шығарады.[6]

Кәдімгі Қысымға сезімтал лента ("скотч «) таспаның ұшы орамнан тартылып тұрған жерде жарқыраған сызықты көрсетеді.[7] 1953 жылы кеңестік ғалымдар таспа орамасын вакуумда қабығынан шығару рентген сәулелерін тудыратынын байқаған.[8] Рентген генерациясының механизмі 2008 жылы одан әрі зерттелген.[9][10][11] Осындай рентген сәулелері металдармен де байқалды.[12]

Сондай-ақ, қант кристалдары ұсақталған кезде, содан кейін пайда болатын оң және теріс зарядтарды бөлетін кішкентай электр өрістері пайда болады ұшқын қайта қосылуға тырысқанда. Wint-O-Green Өмірді сақтаушылар мұндай ұшқындарды жасау үшін әсіресе жақсы жұмыс жасаңыз, өйткені қысқы жасыл май (метил салицилаты ) болып табылады люминесцентті және түрлендіреді ультрафиолет ішіне көк жарық.[13][14]

Триболюминесценция а кезінде пайда болуы мүмкін Ханзада Руперттің тамшысы оқ сияқты күшті күштің әсерінен бұзылады. Тамшы басынан құйрыққа қарай жарылғанға дейін ақ жарықтың жарқылы пайда болуы мүмкін.[15][дөңгелек анықтама ]

Триболюминесценция - байқалатын биологиялық құбылыс механикалық деформация және байланыс электризациясы туралы эпидермис сүйекті және жұмсақ тіндердің беті, тамақты шайнау кезінде, ат үйкеліс омыртқалардың буындарында, жыныстық қатынас кезінде және кезінде қан айналымы.[16][17]

Су ағындарын абразивті кесу керамика плиткалар ) өте жоғары жылдамдықты ағынның әсер ету нүктесінде сары / қызғылт сары жарқыл жасайды.

Полимерлі желіммен жабылған конвертті ашу қараңғыда көрінетін көк жарқылдарды тудырады.

Фрактолюминесценция

Фрактолюминесценция жиі триолюминесценцияның синонимі ретінде қолданылады.[18] Бұл жарық сәулесі сыну (ысқылауға қарағанда) а кристалл, бірақ сыну көбінесе үйкеліспен жүреді. Атомға байланысты және молекулалық кристалдың құрамы, кристалл сынған кезде, сынған кристалдың бір жағында заряд бөлінуі мүмкін оң зарядталған ал екінші жағы теріс зарядталған. Триолюминесценциядағы сияқты, егер зарядтың бөлінуі жеткілікті үлкен нәтиже берсе электрлік потенциал, а босату саңылау арқылы және ванна арқылы интерфейстер арасында газ пайда болуы мүмкін. Бұл мүмкін болатын әлеует байланысты диэлектрик ванна газының қасиеттері.[19]

Сыну кезінде ЭМР таралуы

Шығарындылары электромагниттік сәулелену Кезінде (EMR) пластикалық деформация және жарықтардың таралуы металдар мен тау жыныстарында зерттелген. Сондай-ақ металдар мен қорытпалардан шығарылатын ЭМР шығарындылары зерттеліп, расталды. Молоцкий EMR шығарындысының осы түріне арналған дислокация механизмін ұсынды.[20] Жақында Срилакшми мен Мисра пластикалық деформация және жабылмаған және металмен қапталған металдар мен қорытпаларда жарықтардың таралуы кезіндегі қайталама ЭМР қосымша құбылысы туралы хабарлады.[дәйексөз қажет ]

Теория

Бірнеше металдар мен қорытпалардан және өтпеліден микро-пластикалық деформация және жарықшақтың таралуы кезіндегі ЭМР магнит өрісі ферромагниттік металдарға мойын салу кезінде генерация туралы Мисра (1973-75) хабарлады, оны бірнеше зерттеушілер растаған және зерттеген.[дәйексөз қажет ] Тудик пен Валуев (1980) 10 ^ 14 Гц аймағында темір мен алюминийдің созылу кезіндегі ЭМР жиілігін өлшей алды. фототүсіргіштер. Срилакшми мен Мисра (2005а) сонымен қатар жабылмаған және металмен қапталған металдар мен қорытпалардағы екінші реттік электромагниттік сәулеленудің қосымша құбылысы туралы хабарлады. Егер қатты материал үлкен амплитудалық кернеулерге ұшырап, олар пластикалық деформацияны және сынуды тудыруы мүмкін болса, термиялық, акустикалық, иондар, экзо-эмиссиялар сияқты шығарындылар пайда болады. Жаңа материалдар табылып, ЭМР эффекттерін, жарықшақтардың пайда болуын және сынуын өлшейтін аспаптардағы жетістіктер; EMR эмиссиясының әсері маңызды болады.

Рентген сәулелерінің генерациясы

Орташа вакуумда пиллинг таспасы адамның саусағын рентгенге түсіруге жеткілікті рентген сәулелерін тудырды.[21]

Деформация туындаған ЭМР

Деформацияны зерттеу жаңа материалдарды жасау үшін өте қажет. Металдардағы деформация температураға, қолданылатын кернеулер түріне, деформация жылдамдығына, тотығу мен коррозияға байланысты. Деформация тудыратын ЭМР-ны үш санатқа бөлуге болады: ионды кристалды материалдардағы эффекттер; тау жыныстары мен граниттердегі әсерлер; және металдар мен қорытпалардағы әсерлер. ЭМР эмиссиясы жеке кристалдардағы дәндердің бағытталуына байланысты, өйткені материал қасиеттері әр түрлі бағытта ерекшеленеді.[22] EMR импульсінің амплитудасы жаңа атомдық байланыстар үзіліп, EMR-ге әкеліп соқтырған сайын жарықшақтың өсуі жалғасқан сайын өседі. Пульс ыдырай бастайды, өйткені крекинг тоқтайды.[23] Тәжірибелерден бақылаулар көрсеткендей, шығарылатын ЭМР сигналдары аралас жиіліктегі компоненттерден тұрады.

ЭМР өлшеудің тестілік әдістері

Материалдардың механикалық қасиеттерін сипаттау үшін созылуды сынау әдісі кеңінен қолданылады. Кез-келген толық созылу сынағының жазбасынан материалдың серпімді қасиеттері, пластикалық деформацияның сипаты мен дәрежесі, беріктігі мен созылу беріктігі мен беріктігі туралы маңызды ақпарат алуға болады. Бір тесттен алуға болатын ақпарат инженерлік материалдарды зерттеу кезінде созылу сынағын кеңінен қолдануды дәлелдейді. Демек, ЭМР шығарындыларын зерттеу негізінен үлгілерді созуға арналған сынауға негізделген.Тәжірибелерден білуге ​​болады, созылу сызаттарының түзілуі ығысу крекингіне қарағанда анағұрлым қарқынды ЭМР қоздырады, серпімділікті, беріктікті және жүктемені бір осьтік жүктеу кезінде амплитуда өседі. Пуассон коэффициенті - үш оксиалды қысу кезінде ЭМР сипаттамасының негізгі параметрі.[24] Егер Пуассонның коэффициенті төмен болса, онда материалдың көлденең тартылуы қиын, демек, жаңа сынықтардың пайда болу ықтималдығы жоғары болады. Пластикалық деформация механизмі кез-келген компонентті динамикалық жағдайда қауіпсіз пайдалану үшін өте маңызды.

Қолданулар мен қосымшалар

Бұл ЭМР датчиктерді / ақылды материалдарды дамытуда қолданыла алады. Бұл техниканы жүзеге асыруға болады ұнтақ металлургиясы техника да. ЭМР - бұл үлкен деформациямен бірге жүретін шығарындылардың бірі. Егер минималды механикалық ынталандырумен максималды ЭМР реакциясын беретін элементті анықтауға болатын болса, оны негізгі материалға қосуға болады және осылайша ақылды материалды дамытудың жаңа тенденцияларын орнатуға болады. Деформацияланған ЭМР ақауларды анықтау мен болдырмаудың күшті құралы бола алады.

Орел В.Е. ЭМР өлшеуге арналған құрылғы ойлап тапты толық қан және лимфоциттер жылы зертханалық диагностика.[25][26][27]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Триболюмесценция туралы BBC Big Bang
  2. ^ Доусон, Тимоти (2010). «Түстерді өзгерту: енді сіз оларды көресіз, енді көрмейсіз». Бояу технологиясы. 126: 177–188. дои:10.1111 / j.1478-4408.2010.00247.x.
  3. ^ Бекон, Фрэнсис. Novum Organum
  4. ^ В.Клегг, Г.Бурхилл және И.Сейдж (сәуір 2002). «Гексакис (антипирин-О) тербиумы (III) 160 К температурасында: керемет триолюминесценттік кешен үшін центросимметриялық құрылымды растау». Acta Crystallographica бөлімі. 58 (4): m159 – m161. дои:10.1107 / S1600536802005093.
  5. ^ Орел, В.Е .; Алексеев, С.Б .; Гриневич, Ю.А. (1992), «Механолюминесценция: неоплазия кезіндегі лимфоциттердің анализі», Биолюминесценция және хемилюминесценция, 7 (4): 239–244, дои:10.1002 / био.1170070403, PMID  1442175
  6. ^ «Арканзастағы рокхондинг: кварцпен тәжірибелер». Rockhoundingar.com. Алынған 2012-10-09.
  7. ^ Табиғат (журнал). Жабысқақ таспа рентген сәулелерін тудырады
  8. ^ Карасев, В.В .; Кротова, Н.А .; Дерягин, В.В. (1953). «Вакуумдағы әйнектен жоғары полимер қабатын аршу кезіндегі электронды эмиссияны зерттеу ». Doklady Akademii Nauk SSSR (КСРО Ғылым академиясының еңбектері). 88: 777–780.
  9. ^ Камара, Дж .; Эскобар, Дж. В .; Хирд, Дж. Р .; Putterman, S. J. (2008). «Наносекундтық рентгендік жыпылықтаулар мен пиллинг таспасындағы сырғанау үйкелісі арасындағы байланыс». Табиғат. 455 (7216): 1089–1092. Бибкод:2008 ж. Табиғат. 455.1089С. дои:10.1038 / табиғат07378.
  10. ^ Чанг, Кеннет (2008-10-23). «Скотч лентасы рентген қуатын шығарады». The New York Times.
  11. ^ Кэтрин Бурзак (2008-10-23). «Скотчпен жасалған рентген сәулелері». Технологиялық шолу. Алынған 2012-10-09.
  12. ^ Neeraj Krishna, G. (2014). «Металдарды ысқылау кезіндегі рентген сәулесі». Өнеркәсіптегі трибология. 36: 229–235.
  13. ^ «WebCite сұранысының нәтижесі». Архивтелген түпнұсқа 2009-10-20.
  14. ^ «Ғылым жаңалықтары онлайн - осы апта - жаңалықтар ерекшелігі - 17.05.97». Sciencenews.org. 1997-05-17. Алынған 2012-10-09.
  15. ^ «Әр күн сайын ақылды». Youtube. Алынған 25 мамыр 2020.
  16. ^ Орел, В.Е. (1989), «Триболюминесценция биологиялық құбылыс ретінде және оны зерттеу әдістері», Кітап: Бірінші халықаралық биологиялық люминесценция мектебінің еңбектері: 131–147
  17. ^ Орел, В.Е .; Алексеев, С.Б .; Гриневич, Ю.А. (1992), «Механолюминесценция: неоплазия кезіндегі лимфоциттердің анализі», Биолюминесценция және хемилюминесценция, 7 (4): 239–244, дои:10.1002 / био.1170070403, PMID  1442175
  18. ^ IUPAC, Химиялық терминология жинағы, 2-ші басылым. («Алтын кітап») (1997). Желідегі түзетілген нұсқа: (2006–) «триолюминесценция ". дои:10.1351 / goldbook.T06499
  19. ^ Ескерту: бұл құбылысты мұздатқыштан қараңғы бөлмедегі мұзды кенеттен жылулық кеңеюден пайда болатын мұздан шығару арқылы көрсетуге болады. Егер қоршаған жарық жеткіліксіз болса, жарылып жатқан мұздан ақ жарықтың жарқылын байқауға болады.
  20. ^ Chauhan, V.S.1 (2008), «2-дәрежелі ASTM B 265 дәрежесіндегі титан парақтарындағы пластикалық деформация және жарықшақты тарату кезіндегі деформация жылдамдығы мен жоғары температураның электромагниттік сәуле шығаруына әсері», Материалтану журналы, 43 (16): 5634–5643, Бибкод:2008JMatS..43.5634C, дои:10.1007 / s10853-008-2590-5
  21. ^ Камара, Карлос Г .; Эскобар, Хуан V .; Хирд, Джонатан Р .; Путтерман, Сет Дж. (2008), «Наносекундтық рентгендік жарқылдар мен қабыршақтағыштағы жабысқақ үйкеліс арасындағы байланыс», Табиғат, 455 (7216): 1089–1092, Бибкод:2008 ж. Табиғат. 455.1089С, дои:10.1038 / табиғат07378
  22. ^ КУМАР, Раджеев (2006), «Мыс-мырыш қорытпаларында пластикалық деформация және жарықшақтың таралуы кезіндегі электромагниттік сәулеленудің эмиссиялық параметрлерінің әсері», Чжэцзян университетінің ғылыми журналы А, 7 (1): 1800–1809, дои:10.1631 / jzus.2006.a1800
  23. ^ Фрид, В. (2006), «Сынық индукцияланған электромагниттік сәулелену» (PDF), Қолданбалы физика журналы, 36 (13): 1620–1628, Бибкод:2003JPhD ... 36.1620F, дои:10.1088/0022-3727/36/13/330
  24. ^ Фрид, В. (2000), «Электромагниттік сәулелену әдісі, тау жыныстарына бейім қабаттарда су-инфузиялық бақылау», Қолданбалы геофизика журналы, 43 (1): 5–13, Бибкод:2000JAG .... 43 .... 5F, дои:10.1016 / S0926-9851 (99) 00029-4
  25. ^ Орел, В.Е .; Романов, А.В .; Дзятковская, Н.Н .; Мельник, Ю.И. (2002), «Асқазан рагымен ауыратын науқастардың қанындағы механикалық эмиссияны хаосты бағалау құралы және алгоритмі», Медициналық инженерия физикасы, 24 (5): 365–3671, дои:10.1016 / S1350-4533 (02) 00022-X, PMID  12052364
  26. ^ «Триболюминесценттік әдіс және материалды анықтауға арналған құрал. Патент Франция 2 536 172 15/12/1982».
  27. ^ Орел, В.Э .; Кадюк, И.Н .; Мельник, Ю.И .; т.б. (1994), «Қанның механикалық индукцияланған эмиссиясын зерттеудегі физикалық және инженерлік принциптер», Биомедициналық инженерия, 28 (6): 335–341, дои:10.1007 / BF00559911

Әрі қарай оқу

Сыртқы сілтемелер