ادبیاتی که در تاریکی می درخشد آیا روزی شهرهای ما را روشن خواهد کرد؟ – زومیت

در حوالی سال 1603، کفاش و کیمیاگر غیرحرفه ای ایتالیایی، وینچنزو کاسیارلو، تلاش کرد تا سنگی را که در دامنه کوه پادرنو در نزدیکی بولونیا یافت شده بود، ذوب کند (ذوب: حرارت دادن فلز به فلز پایه). هیچ طلا، نقره یا فلز گرانبهای دیگری از او انتظار نمی رفت. اما با سرد شدن سنگ، کاسیارو یک چیز جالب را کشف کرد: اگر آن را در معرض نور خورشید قرار می داد و سپس آن را به اتاقی تاریک می برد، سنگ می درخشید.

“سنگ بولونیا” اولین ماده فوتولومینسانس مصنوعی دائمی بود. در نهایت مواد براق دیگری نیز پیدا شد. امروزه از مواد براق برای دکوراسیون، روشنایی اضطراری، خط کشی پیاده روها و تصویربرداری پزشکی استفاده می شود. آنها احتمالاً روزی شهرهای شما را روشن می کنند و در عین حال به خنک نگه داشتن شهر و کاهش مصرف برق کمک می کنند.

نسل‌های جدیدتر مواد درخشان می‌توانند با توزیع مجدد نوری که در غیر این صورت تبدیل به گرما می‌شود، به خنک شدن شهرها کمک کنند. آنها می توانند مصرف انرژی را کاهش دهند. زیرا پیاده روهای براق، تابلوهای جاده ای براق یا حتی ساختمان های براق می توانند برخی از چراغ های خیابان را تغییر دهند.

در حال حاضر برخی از شهرهای اروپا از این ماده برای علامت گذاری مسیرهای دوچرخه سواران استفاده می کنند و برخی از محققان در حال مطالعه استفاده از رنگ های روشن برای ترسیم جاده ها هستند.

_{دوچرخه سواری ون گوگ در آیندهوون از نقاشی ون گوگ “شب پر ستاره” الهام گرفته شده است. همان مسیرها و جاده هایی که در تاریکی می درخشند، در نهایت می توانند انرژی مصرف شده برای شهرهای روشن و سرد را ذخیره کنند.}

پل بردلی، فیزیکدان بازنشسته محیط زیست از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، می گوید: «این برای محیط زیست خوب است. اگر بتوان این فناوری را بهبود بخشید، می توانیم انرژی کمتری مصرف کنیم. “این کار درستی است.”

بولونیا، شکلی از باریت معدنی، فیلسوفان طبیعی را در آن زمان مجذوب خود کرد. اما هیچ وقت فایده چندانی نداشته است. با این حال، در دهه 1990، شیمیدانان انواع جدیدی از مواد درخشان ساکن مانند آلومینات استرانسیوم را توسعه دادند که تا ساعت ها پس از قرار گرفتن در معرض نور، درخشندگی خود را حفظ کردند. بیشتر این مواد دارای درخشش آبی یا سبز هستند. وقتی تعداد کمی به رنگ زرد، قرمز یا نارنجی می درخشد.

مواد درخشان با حل کردن انرژی فوتون ها و سپس توزیع مجدد آنها به عنوان فوتون های با طول موج کوتاه عمل می کنند. گاهی اوقات، نور بلافاصله ساطع می شود. مثل لامپ فلورسنت. مواد دیگری که مواد درخشان دائمی نامیده می شوند، انرژی را برای مدت زمان طولانی تری ذخیره می کنند و آن را کندتر ساطع می کنند.

_{انواع مواد شب تاب: بیش از 250 نوع مواد شب تاب شناسایی شده است. این ماده در شکل بالا بر اساس “الف: مقدار کمی نور که به عنوان مرکز عمل می کند”، “ب: ساختار میزبان” و “ج: رنگ ساطع کننده محتوا” گروه بندی شده است.}

مواد درخشان دائمی که ساعت‌ها با برق می‌درخشند، می‌توانند به ایجاد شهرهایی با سنگ‌فرش و ساختمان‌های درخشان کمک کنند.

لورا پیچلو، مهندس عمران و همکارانش در مقاله سال 2021 خود در بررسی سالانه Literature نوشتند: «از آنجایی که 19 درصد از کل انرژی مصرفی جهان مربوط به روشنایی است و حدود 1.6 درصد در اروپا منحصراً برای روشنایی خیابان ها استفاده می شود. پژوهش. پتانسیل صرفه جویی در انرژی بسیار بالاست.

یکی از مشکلات این روش این است که بیشتر مواد شب تاب یک شبه نمی درخشند. پیچلو از دانشگاه پروجا در ایتالیا، که در مورد مصالح ساختمانی با انرژی بالا مطالعه می کند، می گوید که مواد بهتر می توانند به حل این مشکل کمک کنند. در عین حال می توان مواد موجود را با نور موجود ترکیب کرد تا براقیت تابلوهای راه در شب قطع نشود.

رنگ های روشن نیز می توانند به روشن شدن فضا کمک کنند. آزمایشگاه Pislow چنین رنگ روشنی را در تاریکی ایجاد کرده است. در گزارشی در سال 2019، او تقلید کرد که اگر یک جاده عمومی نزدیک ایستگاه قطار به رنگ خودش رنگ آمیزی شود، چه اتفاقی می افتد. دانشمندان دریافتند که این نقاشی با درخشش در طول شب، انرژی مورد نیاز برای نور را تا حدود 27 درصد کاهش می دهد.

پیسلو می گوید بعید است که این رویکرد با نگرانی در مورد آلودگی نوری مضر همراه باشد. می توان به جای افزودن مواد نورانی به آن، طرح روشنایی موجود را جایگزین کرد. همچنین در انتخاب رنگ مواد تابش نور دقت کنید و از فرکانس های آبی که برای حیات وحش مضر است خودداری کنید.

مواد ساطع کننده نور نیز می توانند به مبارزه با “اثر جزیره گرمایی شهری” کمک کنند. پشت بام ها، جاده ها و پیاده روها انرژی خورشید را جذب می کنند و آن را به صورت گرما ساطع می کنند و باعث می شوند دمای تابستان از 7.7 درجه شهر فراتر رود. دمای بالا یک خطر بالقوه برای سلامتی است و بنابراین انرژی بیشتری برای خنک کردن ساختمان ها مصرف می شود. یکی از راه حل ها استفاده از مواد خنک برای انعکاس نور است، مانند قیر سفید روشن. افزودن مواد ساطع کننده نور به آنها می تواند کارایی را افزایش دهد.

_{آنا لورا پیچلو و همکارانش در دانشگاه پروجا در حال تلاش برای ایجاد یک پیاده رو کاربردی هستند که در تاریکی می درخشد. آنها در حال آزمایش مواد مختلف براق و نحوه افزودن آنها به مواد مورد استفاده برای ساخت سنگ فرش برای بهترین عملکرد و دوام هستند. در تصویر بالا نمونه هایی از مصالح شب تاب و سنگفرش نشان داده شده است که در آنها از این ماده استفاده شده است.}

در آزمایشگاه لارنس برکلی، بردلی و تیمش پوشش های رنگی را برای خنک نگه داشتن یاقوت ها آزمایش کردند. یاقوت های مصنوعی زمانی که در معرض نور خورشید قرار می گیرند اثر درخشانی دارند. با توجه به نتایج آزمایش اولیه خود، آنها سطحی با رنگدانه های یاقوتی را از یک سطح رنگ شده مشابه ثبت کردند. ولی رنگدانه خاصی نداشت زیر آفتاب سرد بود.

آزمایشگاه Pislow آن را یک قدم جلوتر برد و برخی مواد براق دائمی را به بتن اضافه کرد. این ماده انرژی خورشید را ذخیره کرده و به آرامی آزاد می کند. دمای محیط در روزهای آفتابی نسبت به سطوح رنگی غیر براق به 3.3 درجه سانتیگراد کاهش یافت.

پاتریک ای. فلان، مهندس مکانیک در دانشگاه ایالتی آریزونا، نویسنده مقاله ای در مورد اثرات جزیره گرمایی شهری در بررسی سالانه محیط زیست و منابع است. او می گوید:

می توانید تا آنجا که ممکن است روی سطح منعکس کنید. اما آیا می توان فراتر از آن رفت؟ ایده دیگری که می توانید دنبال کنید استفاده از مواد درخشان بادوام به عنوان راه دیگری برای انتقال انرژی است.

250 ماده درخشان شناخته شده وجود دارد که بسیاری از آنها هنوز برای کاربردهای عملی مورد مطالعه قرار نگرفته اند. پیسلو می‌گوید که نقاشی‌های براق و سنگ‌فرش‌ها را می‌توان برای درخشش بادوام‌تر و درخشندگی بیشتر در رنگ‌ها ساخت. او می گوید:

در کوتاه مدت، بهترین و ساده ترین راه بهبود بخشیدن به آنچه دارید است. این شامل تغییر مواد است به طوری که نور برای دوره های طولانی تر، با شدت بیشتر و در رنگ های مختلف بتابد و اطمینان حاصل شود که آنها عملکرد خود را در محیط دنیای واقعی حفظ می کنند. در دراز مدت، مواد مهندسی جدید می توانند حتی بهتر عمل کنند.

به عنوان مثال، ممکن است از نقاط کوانتومی (ذرات نیمه هادی کوچکی که می توانند درخشش داشته باشند و در تصویربرداری زیستی استفاده شوند) استفاده شود، یا از پروسکایت ها استفاده شود. پروسکایت ها موادی هستند که در سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین برای خواص نورانی آنها مورد مطالعه قرار می گیرند.