Еще в 1605 году Френсис Бэкон наблюдал свечение, возникающее при
трении куска сахара о твердую поверхность. Долгие годы это явление
оставалось лишь забавным фокусом, который только недавно получил
научное объяснение. Явление получило название триболюминесценции,
иногда его называют также механолюминесценцией или фрактолюминесценцией.
В материалах, имеющих несимметричные структуры - такими, в
частности, являются пьезоэлектрические кристаллы - происходит
разделение зарядов при сжатии кристаллов. Если деформация достаточно
велика, материал разрушается, и образующиеся на поверхности заряды
рекомбинируют с образованием искрового разряда.
Проф. Кеннет Саслик (Kenneth S. Suslick) и д-р Натан Эддингаас
(Nathan C. Eddingsaas) из университета штата Иллинойс обнаружили
возможность усиления этого эффекта путем помещения кристаллов в
расплавленный парафин, в котором растворены различные газы, и
последующей обработки ультразвуковыми волнами. При этом облучении
возникает эффект акустической кавитации, которая проявляется в
возникновении и схлопывание миллионов газовых пузырьков. В результате
кавитации генерируются ударные волны, которые сталкивают отдельные
мелкие кристаллы с огромной скоростью. Ученые зарегистрировали
излучение в случае двух молекулярных кристаллов с пьезоэлектрическими
свойствами - сахарозы и резорцина (ароматическое вещество, производное
бензола).
Если в атмосфере азота разрушить эти кристаллы обычными
механическими средствами, кристаллы люминесцировали, и, кроме того,
возникало и свечение азота. Если те же кристаллы помещали в парафин с
растворенным в нем азотом и подвергали ультразвуковой обработке, то
излучение многократно возрастало - его можно было видеть даже при
дневном свете.
Используемый в этих опытах ультразвук имел частоту в 20 кГц. Ученые
объяснили резкое усиление свечения тем, что разрушение кристаллов под
действием ударных волн приводит к огромному росту поверхности твердого
тела. Излучение наблюдалось и тогда, когда азот заменяли на аргон или
гелий, потенциал ионизации которых гораздо выше.
Профессор Саслик, который занимается изучением ультразвуковых
воздействий около 30 лет, считает это открытие одним из наиболее
значительных в своей научной карьере. Физики по существу получили новый
метод исследования твердых тел. Изучая люминесценцию кристаллов в
условиях ультразвукового облучения, можно проследить условия
образования трещин и разрушения кристаллов, сообщает PhysicsWeb.
