新型“夜明珠”來啦！

磷光，指的是停止外界光刺激后仍然可以發(fā)光的光。磷光材料可應用于很多領(lǐng)域，比如我們熟悉的夜光玩具、安全標識、防偽標識、信息加密和生物成像等。磷光發(fā)射涉及分子內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)移，所以在低溫下現(xiàn)象更明顯，在-196.15℃的環(huán)境中我們可以觀察到很多發(fā)光材料的磷光發(fā)射。但到了室溫，就不那么容易見到了。

為了更好地應用磷光，科學家需要盡可能延長室溫磷光的時間?？上驳氖牵?024年5月，中國科學院的研究團隊成功制備出了具有從藍色到綠色的多色超長室溫磷光發(fā)射的碳化聚合物納米點材料。它被稱為新型“夜明珠”材料，肉眼可見的磷光余輝最長達49秒，并且具有出色的抗光漂白性。

“夜明珠”是什么？“室溫磷光”又是怎么回事？二者之間有怎樣的聯(lián)系？

夜明珠的神秘之處

夜明珠是一種能在夜間連續(xù)發(fā)光的寶珠，曾與“和氏璧”相提并論，同曰“天下名器”。夜明珠還是財富和權(quán)力的象征。相傳秦始皇將夜明珠安放于陵墓中，以充當永恒的燈火；慈禧太后下葬時將夜明珠含于口中，以期尸身不朽。

通常，根據(jù)余輝的長短可將發(fā)光分成兩類：熒光和磷光。物理原理都是物質(zhì)吸收外界能量轉(zhuǎn)化為光。夜明珠之所以能在黑夜發(fā)光，是因為它所含的物質(zhì)發(fā)生了磷光現(xiàn)象。

發(fā)生磷光現(xiàn)象的物質(zhì)一定是磷嗎？

其實，“磷光材料”與磷并沒有直接關(guān)系。

磷光現(xiàn)象最早被發(fā)現(xiàn)在自然界中的某些礦物和生物體中。1603年，意大利的一個鞋匠發(fā)現(xiàn)了一種含有硫酸鋇的石頭，經(jīng)陽光照射后移到暗處還能繼續(xù)發(fā)光；1845年，英國皇家學會的赫歇爾（Herschel）報道硫酸奎寧溶液經(jīng)日光照射后發(fā)射出強烈的光。1944年，路易斯（Lewis）和卡莎（Kasha）闡明分子中長壽命的發(fā)光是來自三重態(tài)激子的發(fā)光。至此，人們才對磷光原理略知一二。目前，大多數(shù)室溫磷光材料都含有貴金屬。

而磷的發(fā)現(xiàn)，是1669年，德國煉金術(shù)士波蘭特（Hen-ning Brand）在煉金過程中意外發(fā)現(xiàn)了磷，這使他成為發(fā)現(xiàn)磷元素的第一人。

大家熟知的“鬼火”，就是磷在作怪。

在一片漆黑幽靜的墳地，微弱的火光忽隱忽現(xiàn)，讓人不寒而栗。古時候，人們認為“鬼火”是鬼點的火，或者是人死后游蕩的靈魂。其實，這是因為人體骨骼中和動植物尸體內(nèi)含有豐富的磷，磷在軀體腐爛后轉(zhuǎn)化為磷化氫。磷化氫燃點很低，它沿著地下裂縫或孔洞分散到空氣中便會燃燒，產(chǎn)生藍色或綠色的火焰。西漢煉丹家劉安在《淮南子》中寫道：“老槐生火，久血為磷”，描述的就是磷的自燃現(xiàn)象。

典故里的光：囊螢映雪的科學原理

“囊螢映雪”講的是晉朝兩個寒門學子刻苦讀書的故事。“囊螢”故事的主人公車胤，每天晚上用螢火蟲的光照著書本學習?！坝逞惫适碌闹魅斯珜O康，在雪地里映著雪光讀書。這兩個耳熟能詳?shù)膭钪竟适抡娴目梢詫崿F(xiàn)嗎？

研究發(fā)現(xiàn)，需要100只以上的螢火蟲，才能照亮書本上的字。捉100個螢火蟲不難，但借著螢火蟲的光看書就難了。因為螢火蟲的光是一閃一閃的，而且沒有規(guī)律可言。在如此不穩(wěn)定的光源下看書，瞳孔為了讓眼睛適應，時刻需要調(diào)節(jié)焦距，過一會兒眼睛就會很疲憊。所以，“囊螢”的故事雖然可以實現(xiàn)，但很難堅持?！坝逞钡墓适赂澳椅灐辈畈欢啵际蔷窨杉蔚y以為繼。

科學家發(fā)現(xiàn)，螢火蟲體內(nèi)含有熒光酵素和熒光酶兩種物質(zhì)，它們相互作用發(fā)生氧化而放出冷光。把人工合成的熒光酵素涂在墻壁上，會出現(xiàn)奇妙的“發(fā)光墻”?？茖W家還研究了礦物或巖石在特殊情況下發(fā)光的原理，人工制造出能發(fā)熒光和磷光的物質(zhì)，并制造出“夜光書”“夜光鞋”等。

科學小實驗：第四套人民幣的防偽技術(shù)——熒光

我國現(xiàn)在使用的法定貨幣是人民幣。人民幣在紙張、油墨和印刷技術(shù)上都應用了先進的防偽技術(shù)?；璋档沫h(huán)境中，在紫外線照射下，第四套人民幣的某些部位會發(fā)出特殊的熒光效果，包括“金光閃閃”“綠光閃閃”等。這些熒光效果不僅增強了紙幣的防偽性能，而且使其更具觀賞性和藝術(shù)價值。如果你家中有能發(fā)出紫外線的設備，不妨試一試。

第一步：將人民幣放在較暗的環(huán)境里，或關(guān)閉室內(nèi)光源；

第二步：打開紫外線燈，用紫外線光照射人民幣；

第三步：緩慢移動紫外線燈，改變照射區(qū)域，可以看到紙幣內(nèi)的熒光圖案或熒光數(shù)字。