Ученые разгадали природу таинственного свечения гакманита в темноте

В 1896 году в Гренландии был обнаружен необычный минерал, который получил имя гакманит — в честь финского геолога Виктора Акселя Хакмана. После того, как камни почистили и вынесли на открытый воздух, насыщенный фиолетовый цвет минерала превратился в бледно-серый.

Подобное явление называется фотохромизмом. Еще одна его особенность — способность вещества восстанавливать изначальный цвет с возвращением в исходное состояние. Но в гакманите ученых больше всего удивляла способность мягко светиться ярко-розовым оттенком, которая проявляется, если разбить камень или оставить его в темном помещении.   

В новом исследовании ученые определили природу фотохромизма гакманита. Ключом к природе этого явления оказалось тонкое взаимодействие природных примесей в минерале.

«Мы провели множество исследований с синтетическими гакманитами и смогли разработать материал с послесвечением, значительно более длительным, чем у природного гакманита. Однако условия, влияющие на люминесценцию, пока неясны», — Изабелла Норрбо, соавтор исследования из Университета Турку в Финляндии.

Для того, чтобы изучить природу свечения минерала, исследователи определили уровни концентрации серы, калия, титана и железа в камнях. Эти вещества оказались наиболее важными для придания необычных свойств гакманиту.

В частности, было обнаружено, что действительно светящимся элементом в минерале является титан, причем само свечение обеспечивается переносом электронов в атомах. Однако одной концентрации титана недостаточно для создания люминесценции, также требуется правильное сочетание других элементов.

Используя это открытие, исследователи смогут создать синтетические материалы с аналогичными свойствами. Они будут светиться в темноте без какого-либо источника энергии, причем значительно дольше, чем природный минерал.

«Несмотря на то, что в данном случае природа не смогла сформировать материал со свечением, столь же эффективным, как в синтетических материалах, она значительно помогла в разработке все более эффективных светящихся материалов», — заключают авторы исследования.