Triboluminescenza: luce dalle caramelle
La triboluminescenza è un fenomeno ottico in cui è generata luce sottoponendo un determinato materiale ad uno sforzo meccanico. Un esempio è il quarzo che si illumina quando è graffiato o del saccarosio che emette una luce blu quando è schiacciato.
Sebbene il fenomeno non sia compreso a pieno sembra sia dovuto alla separazione e alla riunificazione di cariche elettriche. Il termine luminescenza fu coniato dal fisico tedesco Eilhard Ernst Gustav Wiedemann nel 1895 e il prefisso tribo che significa strofinare deriva dal greco. La prima scoperta documentata di triboluminescenza fu fatta da Francis Bacon nel 1605 che riferì una luce proveniente dallo zucchero quando veniva raschiato.
Successivamente fu osservato che il fenomeno della triboluminescenza era esibito anche da cristalli inorganici, minerali e cristalli organici. Naturalmente, tutte queste scoperte si sono basate sugli occhi dell’osservatore adattati all’oscurità a causa dell’assenza di strumenti adeguati.
Al giorno d’oggi, questa parola è di uso generale e copre diverse eccitazioni meccaniche, tra cui la macinazione , lo schiacciamento, la deformazione, la scissione, la compressione o il trattamento mediante un impulso laser ultrasonico o infrarosso.
Spettro elettromagnetico della luce
In generale si verifica la luminescenza quando un atomo assorbe energia sotto forma di energia termica, energia meccanica o energia elettrica: gli elettroni assorbono tale energia passando dallo stato fondamentale allo stato eccitato e, quando ritornano nello stato fondamentale emettono l’energia assorbita sotto forma di luce che se ha una lunghezza d’onda compresa tra i 400 e i 700 nm, ovvero nella sfera del visibile, può essere percepita dall’occhio umano.
Lo spettro elettromagnetico della luce prodotto dalla triboluminescenza dello zucchero è lo stesso di quello prodotto da un fulmine. I fulmini hanno origine da un flusso di elettroni che attraversano l’aria. Essi eccitano gli elettroni della molecola di azoto, gas presente nell’aria in misura prevalente. Quando ritornano allo stato fondamentale emettono l’energia assorbita sotto forma di luce blu.
Triboluminescenza dello zucchero
La triboluminescenza dello zucchero può essere considerata come un fulmine su piccola scala. Quando un cristallo di saccarosio è sottoposto ad un’azione di schiacciamento sono separate le cariche positive da quelle negative con conseguente formazione di potenziale elettrico. Quando è accumulata una carica sufficiente gli elettroni passano attraverso un frattura del cristallo. Successivamente collidono con le molecole di azoto presenti nell’aria eccitandone gli elettroni.
La maggior parte della luce emessa dagli elettroni allo stato eccitato della molecola di azoto quando ricade allo stato fondamentale cade nella regione dell’ultravioletto. Non è percepita dall’occhio umano, ma una piccola frazione di tale luce cade nel campo del visibile.
Se si vuole enfatizzare il fenomeno si può utilizzare anziché una zolletta di zucchero una caramella polo alla menta. Nell’olio essenziale di menta è contenuto un estere avente formula C8H8O3 ovvero il metil-2-idrossibenzoato più noto come salicilato di metile che è una sostanza fluorescente.
Esso assorbe la luce ultravioletta nella stessa regione spettrale di quelle emanate dal saccarosio. Pertanto la radiazione emanata dalla triboluminescenza dello zucchero serve ad eccitare il salicilato di metile. Esso a sua volta emette la luce blu notata nell’esperimento della caramella in modo più eclatante rispetto a quello dello zucchero.
Per osservare il fenomeno bisogna stare in una stanza buia e possibilmente senza finestre. Dopo aver atteso un po’ di tempo, almeno 15 minuti in modo che l’occhio si sia abituato all’oscurità, si mette una caramella tra i denti, e la si rompe rapidamente e si noterà un lampo di luminescenza bluastra. Mettetevi davanti allo specchio se siete soli o, altrimenti, se siete in compagnia, divertitevi con gli amici.
