【发光石头】“夜光石”的发光原理是什么？城市的夜间照明能节约能源吗？

博洛尼亚石头

17世纪，一位名叫文森佐卡斯基亚罗的意大利鞋匠和业余炼金术士试图提炼在博洛尼亚附近帕德诺山山坡上发现的一些非常致密的石头。(威廉莎士比亚、维多利亚、Northern Exposure、Northern Exposure(美国电视剧)、Northern Exposure(美国电视剧))熔制过程中没有出现金、银等贵金属。把这些石头暴露在阳光下后，带到黑暗的房间里，石头会自己发光。(阿尔伯特爱因斯坦)(美国)。

博洛尼亚石头

这与古代中国珍贵的“夜明珠”不同，这种被称为博洛尼亚石的材料是第一种人工制备的持续发光物质。今天，更多人工制造的永久性发光材料将应用于装饰、紧急照明、道路标记和医疗成像。

那么，为了更好地节约能源，这种永久性发光物质能否用于城市的夜间照明？

事实上，科学家们一直在努力实现这样的目标。新一代发光材料可以通过重新发射要变成热的光来节约城市的能源。发光的人行道、发光的路标、甚至发光的建筑物都可以代替部分街道照明。欧洲的一些城市已经安装了发光的自行车道，一些研究人员研究了在道路标记上使用发光的油漆。

保罗贝尔达尔(Paul Berdahl)是环境物理学家，现已从位于美国加州伯克利的劳伦斯伯克利国家实验室退休。“如果能改善技术，就可以使用更少的能源。这是值得做的事。”

博洛尼亚石作为矿物重晶石的一种形式，吸引了当时的自然哲学家，但从未大规模使用过。然而，在20世纪90年代，化学家们开发出了新的持久性光发光材料，例如铝酸锶，在暴露于光后几个小时内发出强光。这些新材料大部分发出蓝色或绿色的光，但有些发出黄色、红色和橙色的光。

这种发光材质的工作方式是“捕获”光子的能量，然后将其发射回波长较低的光。如果有荧光灯泡这样的时间，就会立即释放。这些材料能在几个小时内发出强烈的光辉，并提供各种可能性，例如人们用发光的印度和建筑物照亮的城市。建筑工程师安娜劳拉皮塞洛(Anna Laura Pisello)表示，全球19%的能源用于照明，欧洲约1.6%的能源致力于街头照明，发光材料的节能潜力很大。

通过各种发光材料的使用数据：A)对作为发光中心的微量物质进行分组。b)宿主化合物；c)材料发出的颜色。

现在科学家们要解决的问题之一是，大部分发光物质在晚上一直不发光。但是，更好的材料可以帮助解决这个问题，现有材料可以与电气照明相结合，在再次关闭之前，电气照明可以持续足够的时间来填充道路标记。科学家们发现，通过这种方式，发光物质可以减少城市照明所需的能量约27%。

如果整个城市整夜有人担心会增加明亮有害的光污染，发光物质就能解决这种问题。因为发光材料只替换现有光源，不添加光源。发光材料的颜色是可以选择的，消除蓝光——的光被证明对野生动物特别有害。

发光材料也有助于对抗所谓的城市热岛效应。屋顶和印度从太阳吸收能量，以热量释放，城市夏天的平均温度比周围农村高7.7摄氏度。

高温是一种潜在的健康危害，也会导致更多的能源被用于冷却建筑物。一个越来越普遍的解决方案就是使用反射光线的“冷”材料，如白色油漆和浅色沥青。事实证明，添加发光材料可以起到更大的作用。

在劳伦斯伯克利实验室，科学家们用合成红宝石（一种在阳光下发光的材料）进行了实验，以制备保持凉爽的彩色涂层。在早期的实验中，他们报告说，红宝石色的表面在阳光下比没有特殊色素的类似颜色的材料更凉爽。更进一步，科学家们在混凝土中添加了几种持久发光材料——能够储存光能并缓慢释放光能的材料。与相同颜色的非发光表面相比，其中最好的表面可在晴天将周围空气温度降低3.3℃。

目前已知的发光材料有250种，其中许多尚未进行实际应用研究。发光油漆和人行道可能会使用更长的时间，并以更多的颜色发光。从长远来看，新型工程材料的效果可能会更好。例如，人们可以转向“量子点”——可以发光的微小半导体粒子，已经用于生物成像。