Der Begriff Tribolumineszenz (von griechisch τριβείν tribein ‚reiben‘ und lateinisch lumen ‚Licht‘) wurde 1895 von Eilhard Wiedemann und Schmidt für das Auftreten einer „kalten Lichtemission“ bei starker mechanischer Beanspruchung von Festkörpern geprägt. Heute fasst man den Begriff etwas weiter und zählt zum Beispiel auch die Lumineszenz, die beim schnellen Abrollen von Klebeband auftritt, zu dieser Kategorie.
Reibt man in einem völlig dunklen Raum, mit gut an das Dunkle angepassten Augen, zwei Stücke Würfelzucker aneinander oder klopft mit einem Hammer auf dem ein Stück Würfelzucker festgemacht wurde auf einen harten Boden, so kann man ein schwaches bläuliches Licht erkennen. Diese Beobachtung geht noch auf Francis Bacon zurück und ist die ursprüngliche Form der Tribolumineszenz: Licht, welches beim Zerbrechen von Kristallen entsteht.
Wie entsteht dieses Leuchten aber genau? Beim Zerkleinern der Zuckerkristalle mit dem Hammer entstehen aufgrund des ungeordneten Auseinanderreißens der Kristallstrukturen viele elektrisch geladene Mikropartikel. Freie Elektronen di in den dadurch erzeugten elektrischen Feldern beschleunigt werden, treffen auf ihrer Bahn durch die luftgefüllten Zwischenräume der Kristallreste auf Stickstoffmoleküle der Luft. Diese Stickstoffmoleküle absorbieren bei solchen Stoßprozessen Energie, sodass deren Elektronen in einen energetisch höheren Zustand gehoben werden. Beim “Runterfallen” der Elektronen in den Grundzustand emittieren diese Licht, eben die Tribolumineszenz. Der Hauptanteil dieser Strahlung liegt im für den Menschen nicht wahrnehmbaren ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, aber ein kleinerer Teil wird vom menschlichen Auge als blauer Lichtblitz wahrgenommen. Die einzelnen Lichtblitze sind nur von der kurzer Dauer (ca. 1 µs). Das Leuchten unter dem Hammer ist also eher als “Gewitter” zu bezeichnen, da es von einer großen Anzahl kleinerer Blitze in rascher Abfolge hervorgerufen wird.
Tribolumineszenz von L-Nicotinsalicylat
Quelle: Wikipedia
Gesichert ist mittlerweile, dass das Leuchten tatsächlich von den Stickstoffmolekülen ausgeht, da zum einen die Leuchterscheinung im Vakuum mit abnehmendem Druck, also abnehmender Anzahl an Stickstoffmolekülen, geringer wird und schließlich ganz verschwindet. Zum anderen liegt das Leuchten in einer Neonatmosphäre im roten Spektralbereich, welcher typisch für Neon ist und somit nun auf eine Anregung der Neonatome hinweist. Außerdem stellt man fest, dass von Kristallen, die in verschiedenen Modifikationen auftreten, nur diejenigen mit polaren Raumgruppen Tribolumineszenz zeigen…
Was benötigt man alles für den Versuch zur Tribolumineszenz? Das ist nicht viel und zwar
- eine elektrische Kaffeemühle mit durchsichtigen Deckel (z.B. von Amazon)
- Süßigkeiten life savers mints wint o green (z.B. von ebay)
- ein Smartphone zur Videoaufnahme des Phänomens
Die Süßigkeiten werden in die Kaffeemühle gegeben und dann zerrieben. Dabei entsteht die Tribolumineszenz und man sollte das schwache Leuchten durch den durchsichtigen Deckel hindurch mit seinem Smartphone aufnehmen können. Zumindest hoffe ich dies 😉
Die elektrische Kaffeemühle ist inzwischen angekommen und so konnte ich einen ersten Versuch mit gewöhnlichen Würfelzucker wagen. Auf Aufnahmen mit ca. 5 sek Belichtungszeit ist dann auch tatsächlich das sehr schwache blaue Leuchten zu erkennen.
Die Süßigkeiten aus den USA erzeugen aber hoffentlich eine stärkere Tribolumineszenz. Damit ich auch auf einem Video etwas erkennen kann, habe ich mir die Night mode camera app (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.white_night.nightvisioncamera&hl=en_US) heruntergeladen. Damit werden die Bilder und Videos deutlich aufgehellt.
Die life savers Bonbons sind angekommen und somit geht es hier weiter. Die Lichterscheinungen sind jetzt zwar heller als mit gewöhnlichen Zucker aber immer noch sehr schwach. Dank der night-vision-app kann man nun aber zumindest auch auf den Videos bläuliche Blitze erkennen.
Das Youtube-Video reiche ich wie gewohnt nach….
