人造夜光石能保持几年发光

博洛尼亚石

在17世纪，一位叫文森佐·卡斯基亚罗洛（Vincenzo Casciarolo）的意大利鞋匠兼业余“炼金术士”试图熔炼他在博洛尼亚附近的帕德诺山的山坡上发现的一些特别致密的石头。熔炼的过程没有出现金或银等贵重金属，但是在石头冷却后，他发现了一件有趣的事情：如果把这些石头暴露在阳光下一段时间后，再带到一个黑暗的房间中，石头就会自己发光。

博洛尼亚石

这跟中国古代珍贵的“夜明珠”不太一样，这种被称为“博洛尼亚石”的材料，是第一种人工制备的持续发光物质。在今天，更多的被人工制备出来的持久发光材料，被应用于装饰、应急照明、路面标识和医疗成像中。

那么，我们是否可以把这些持久发光材料，用在城市夜间照明中，以更好地节省能源呢？

实际上，科学家们一直都在为实现这种目标而努力。新一代的发光材料有可能通过重新发射本会转化为热量的光来为城市节省能源。发光的人行道、发光的路标甚至发光的建筑物都可以取代一些街道照明。欧洲的一些城市已经安装了发光的自行车道，一些研究人员已经研究了在道路标记上使用发光的油漆。

“这对环境更有利，”保罗·贝尔达尔 （Paul Berdahl）说，他是一位环境物理学家，现已从美国加州伯克利的劳伦斯伯克利国家实验室退休。“如果技术可以改进，我们可以使用更少的能源……这是一件值得做的事情。”

博洛尼亚石是矿物重晶石的一种形式，当时吸引了自然哲学家，但从未被大规模使用。但在20世纪90年代，化学家开发了新型持久性光致发光材料，如铝酸锶，这种材料在暴露于光照后数小时内仍保持强烈发光。这些新材料大多会发出蓝色或绿色的光芒，但也有一些会发出黄色、红色或橙色的光芒。

这种发光材料的工作原理是“捕获”光子的能量，然后以较低波长的光重新发射能量。有时光会立即发出，如荧光灯泡。这些材料能在数小时内发出强烈的辉光，为人们提供了各种可能性，例如由发光的人行道和建筑物照亮的城市。建筑工程师安娜·劳拉·皮塞洛（Anna Laura Pisello）称，由于全球19%的能源用于照明，而在欧洲，约1.6%专门用于街道照明，因此发光材料的节能潜力很大。

各种发光材料的使用数据：通过a）作为发光中心的痕量物质进行分组；b） 宿主化合物；和c）材料发出的颜色。

目前科学家们要解决的一个问题是，大多数发光材料不会在夜间一直发光。但更好的材料可以帮助解决这个问题，同时，现有的材料可以与电照明结合，在再次关闭之前，电照明将持续足够长的时间，为道路标线充电。科学家们发现，通过这种方式，发光材料可以将城市照明所需的能量减少约27%。

如果有人担心整个城市彻夜通明，增加有害的光污染，发光材料正好可以解决这种问题。因为发光材料只会取代现有的照明，而不会增加照明。发光材料的颜色可以选择，剔除蓝色光——这种光已被证明特别有害于野生动物。

发光材料也有助于对抗所谓的城市热岛效应。屋顶和人行道吸收来自太阳的能量，并将其作为热量释放，使得城市夏季的平均温度比周围农村高7.7摄氏度。高温是一种潜在的健康危害，也会导致更多的能源被用于冷却建筑物。一个越来越普遍的解决方案就是使用反射光线的“冷”材料，如白色油漆和浅色沥青。事实证明，添加发光材料可以起到更大的作用。

在劳伦斯伯克利实验室，科学家们用合成红宝石（一种在阳光下发光的材料）进行了实验，以制备保持凉爽的彩色涂层。在早期的实验中，他们报告说，红宝石色的表面在阳光下比没有特殊色素的类似颜色的材料更凉爽。更进一步，科学家们在混凝土中添加了几种持久发光材料——能够储存光能并缓慢释放光能的材料。与相同颜色的非发光表面相比，其中最好的表面可在晴天将周围空气温度降低3.3℃。

目前已知的发光材料有250种，其中许多尚未进行实际应用研究。发光油漆和人行道可能会使用更长的时间，并以更多的颜色发光。从长远来看，新型工程材料的效果可能会更好。例如，人们可以转向“量子点”——可以发光的微小半导体粒子，已经用于生物成像。