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Jul 30, 2023

輝きます

持続的に発光する物質は、道路、歩道、建物で使用できる可能性がある クルト・クライナー、ノウバブル 1603年頃、イタリアの靴職人でアマチュア錬金術師のヴィンチェンツォ・カシャローロは、

持続的に発光する物質は、道路、歩道、建物に使用できる可能性がある

カート・クライナー、ノワブル

1603年頃、イタリアの靴職人でアマチュア錬金術師のヴィンチェンツォ・カシャローロは、ボローニャ近くのパデルノ山の斜面で見つけた特に密度の高い石を製錬しようとしました。 彼が期待していたように、金、銀、その他の貴金属は得られませんでした。 しかし、石が冷えた後、カシャローロは興味深いことを発見しました。材料を太陽光にさらし、暗い部屋に持ち込むと、石が光るということです。

その「ボローニャストーン」は、初めて人工的に調製された持続発光物質でした。 さらに多くのものが続き、現在では持続性発光材料が装飾、非常用照明、舗装標識、医療画像処理に使用されています。

いつか、彼らは私たちに、より涼しく、より少ない電力使用量を保った輝く都市をもたらすかもしれません。

新世代の発光材料には、熱に変換される光を再放射することで都市を冷却する可能性があります。 また、光る歩道、光る道路標識、さらには光る建物が街灯の一部を置き換えることができるため、エネルギーの使用も削減される可能性があります。 すでにヨーロッパの一部の都市では光る自転車レーンを設置しており、一部の研究者は道路標識に光る塗料を使用する研究を行っている。

「その方が環境にとって良いのです」と、カリフォルニア州バークレーのローレンス・バークレー国立研究所を退職した環境物理学者のポール・バーダール氏は言う。 「テクノロジーを改善できれば、エネルギーの使用量を減らすことができます。これは、やる価値のあることです。」

鉱物重晶石の一種であるボローニャ ストーンは、当時の自然哲学者を魅了しましたが、特に役立つことはありませんでした。 しかし、1990 年代に化学者たちは、光にさらされた後も数時間強い輝きを維持する、アルミン酸ストロンチウムなどの新しいタイプの持続性フォトルミネセンス材料を開発しました。 これらの新素材のほとんどは青または緑の輝きを放ちますが、黄色、赤、オレンジ色に光るものもいくつかあります。

このようなフォトルミネセンス材料は、光子のエネルギーを「捕捉」し、そのエネルギーをより低い波長の光として再放出することによって機能します。 蛍光灯のように、すぐに光が放射される場合もあります。 持続発光と呼ばれる他の材料は、エネルギーをより長く保存し、よりゆっくりと放出します。

長時間にわたって強く光るこれらの素材は、発光する歩道や建物によって照らされる「暗闇で光る」都市などの可能性を開きます。 全世界のエネルギー使用量の 19% が照明に使用されており、ヨーロッパでは特に街路照明に約 1.6% が使用されているため、潜在的なエネルギー節約効果は大きい、と建築エンジニアの Anna Laura Pisello 氏らは 2021 年の材料研究年次報告書で書いています。

このアプローチの問題の 1 つは、ほとんどの発光材料が一晩中光らないことです。 エネルギー効率の高い建築材料を研究しているペルージャ大学のピセロ氏は、より優れた材料がこの問題の解決に役立つ可能性があると語る。 それまでの間、既存の材料を電気照明と組み合わせることができ、道路標識を充電するのに十分な時間点灯してから再び消灯することができます。

蓄光塗料は屋外エリアの照明としても使用できます。 ピセロ氏の研究室はそのような暗闇で光る塗料を開発し、2019年の報告書では、それを使って鉄道駅近くの公共の道路を塗装した場合に何が起こるかをシミュレーションした。 この塗料が一晩中光ることにより、近隣エリアの照明に必要なエネルギーが約 27% 削減されることが科学者らによって発見されました。

これが、都市全体が一晩中眩しく、有害な光害を増大させるのではないかという懸念を想起させるとしても、その可能性は低いとピセロ氏は言う。 発光材料はおそらく既存の照明を置き換えるだけであり、追加するものではありません。 発光物質の色は、野生生物にとって特に有害であることが判明している青色の周波数を避けるように選択することができます。

発光材料は、いわゆる都市のヒートアイランド現象との戦いにも役立つ可能性があります。 屋根や歩道は太陽からのエネルギーを吸収し、熱として放出するため、都市部の夏の気温は周囲の田園地帯よりも平均 7.7 ℃高くなります。 高温は潜在的な健康被害をもたらすだけでなく、建物を冷却するためにより多くのエネルギーが使用されることになります。