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夜明珠的秘密——長余輝
夜明珠，古稱“隨珠”“懸珠”“明月珠”等，一顆夜明珠千金難尋，甚至價值連城。那么夜明珠為什么能在夜里發(fā)光？其發(fā)光特性與現(xiàn)代科學中的長余輝材料存在本質(zhì)聯(lián)系，是長余輝材料的一種表現(xiàn)形式。今天我們就走進長余輝的世界一探究竟。
何為長余輝
眾所周知大部分材料不能發(fā)光，只能反射一部分光，被人的眼睛接收，故而被人們看到。在漆黑夜晚，沒有光源的情況下，不能發(fā)光的物體無法被看到。然而有一種材料，能在吸收光源后，將部分能量存儲起來，在失去光源后仍發(fā)出可見光。外界光源消失的情況下，發(fā)光仍能持續(xù)，這種現(xiàn)象被稱作長余輝，具有這種特殊發(fā)光性質(zhì)的材料叫作長余輝材料，也稱夜光材料或蓄光材料。長余輝材料可分為天然長余輝材料和人工合成長余輝材料，夜明珠屬于天然長余輝材料。天然長余輝材料（如熒光石類礦物）含放射性同位素，可自發(fā)發(fā)光；人工合成的長余輝材料（如磷光材料）則通過化學合成實現(xiàn)。
圖1 黑暗環(huán)境下的夜明珠
長余輝材料的發(fā)光機理
長余輝材料的發(fā)光機理復雜，基本原理是能量存貯。長余輝材料在光激發(fā)下，電子或空穴被材料中的缺陷態(tài)（如陷阱能級）俘獲，形成激發(fā)態(tài)載流子-空穴對，這些被俘獲的載流子無法立即復合，而是被“儲存”在缺陷中。當失去光源后，儲存在材料中的能量電子被轉(zhuǎn)化成光子能量釋放出來，進而產(chǎn)生長余輝現(xiàn)象。
長余輝材料的發(fā)光時間
長余輝材料的發(fā)光時間從數(shù)小時到數(shù)十年不等，具體取決于材料類型、激發(fā)條件。例如CaAl2O4:Eu,Nd是目前余輝時間最長的無機長余輝材料，余輝時間可長達 19小時以上；SrAl2O4:Eu²+,Dy³+在紫外光激發(fā)下可呈現(xiàn)30小時的綠光。
圖2 長余輝材料的應用
長余輝材料的應用
長余輝材料具有延遲發(fā)光效應，廣泛應用于多個領域。一是基礎照明與安全領域。可用于制作應急照明設備、道路標志、車道剖面線等，解決傳統(tǒng)光源在黑暗中持續(xù)時間短、易損壞的問題，顯著提升夜間交通安全性。也可用于道路標志、隔離帶、隧道入口等場景，增強夜間可見性并節(jié)約能源。二是建筑裝飾、藝術作品、手表表盤等方面，可用來制作發(fā)光玻璃磚、瓷制品等，用于室內(nèi)裝飾或特殊場景的照明。三是作為探針材料利用其可逆性實現(xiàn)光學信息存儲，或用于防偽標簽、光學防偽系統(tǒng)。
長余輝材料以其獨特的光學性質(zhì)和廣泛的應用前景，已經(jīng)成為材料科學研究的熱點之一，但是仍然有許多方面值得進一步研究、探索，如材料發(fā)光效率和穩(wěn)定性等。隨著科技的發(fā)展，長余輝材料有望在交通照明、安全防偽等科技前沿領域發(fā)揮更大的潛力。