Scienziati dell'Università di Turku, Finlandia, hanno scoperto l'origine del bagliore nel minerale naturale che genera luminescenza bianca al buio. Studiando i minerali naturali, si possono acquisire nuove e significative conoscenze per lo sviluppo di migliori materiali sintetici.

Materiali fosforescenti, o materiali con un bagliore residuo, sono noti a tutti almeno dalla segnaletica autoilluminata delle uscite di emergenza. I materiali con un bagliore residuo vengono utilizzati anche per vari altri scopi, come le bioimmagini.

"I materiali utilizzati al momento sono tutti sintetici, e, Per esempio, il materiale con il familiare bagliore verde ottiene il suo bagliore da un elemento chiamato europio. La difficoltà con questo tipo di materiali è che anche se ad essi si può aggiungere l'elemento desiderato che emette luminescenza, le loro proprietà di postluminescenza non possono essere previste, " nota il docente universitario Mika Lastusaari, il capo della ricerca sulla fotonica presso il gruppo di ricerca di chimica dei materiali inorganici presso l'Università di Turku.

Ci sono anche alcuni minerali naturali in grado di risplendere. Uno di questi minerali è l'hackmanite che si trova in Afghanistan, Groenlandia, Canada e Pakistan. Però, tutti gli hackmaniti non sono in grado di brillare al buio.

"Abbiamo condotto molte ricerche con hackmanite sintetiche e siamo stati in grado di sviluppare un materiale con un bagliore finale nettamente più lungo di quello dell'hackmanite naturale. Tuttavia, le condizioni che influenzano la luminescenza sono state finora poco chiare, " spiega la ricercatrice post-dottorato Isabella Norrbo del gruppo di ricerca.

"La natura ha una vasta esperienza nell'ottimizzazione dei minerali, ecco perché abbiamo usato le hackmaniti naturali per studiare l'effetto bagliore successivo, " aggiunge il dottorando Sami Vuori del gruppo di ricerca.

I minerali naturali contengono spesso composizioni complesse e differenze di composizione piuttosto importanti a seconda delle condizioni in cui si sono formati.

"L'ottimizzazione dei materiali naturali ci dà la possibilità di scoprire come le hackmaniti generano il bagliore più efficace, ", afferma la dottoranda Cecilia Agamah.

Il titanio fa brillare l'Hackmanite

Lo studio è stato condotto come una collaborazione internazionale tra scienziati di diversi campi. Oltre ai chimici, lo studio ha coinvolto mineralogisti, geologi, fisici, uno statistico e scienziati specializzati nella modellazione delle proprietà dei materiali.

"Attraverso questa vasta collaborazione, siamo riusciti a concludere che gli elementi più centrali dietro il bagliore dell'hackmanite naturale sono lo zolfo, potassio, titanio e ferro, e il corretto equilibrio delle loro concentrazioni, " dice Mika Lastusaari.

Combinando dati sperimentali e computazionali, lo studio è riuscito a dimostrare che il titanio brilla al centro dell'hackmanite, e il bagliore è correlato al trasferimento di elettroni nella banda di conduzione.

"Con questi risultati, abbiamo ottenuto preziose informazioni sulle condizioni che influenzano il bagliore residuo delle hackmaniti. Anche se la natura non l'ha fatto, in questo caso, stato in grado di formare un materiale con un bagliore efficace come nei materiali sintetici, la natura ha contribuito in modo significativo allo sviluppo di materiali luminosi sempre più efficaci, " spiega Lastusaari.