博洛尼亞石

在17世紀，一位叫文森佐·卡斯基亞羅洛（Vincenzo Casciarolo）的義大利鞋匠兼業餘“鍊金術士”試圖熔鍊他在博洛尼亞附近的帕德諾山的山坡上發現的一些特別緻密的石頭。熔鍊的過程沒有出現金或銀等貴重金屬，但是在石頭冷卻後，他發現了一件有趣的事情：如果把這些石頭暴露在陽光下一段時間後，再帶到一個黑暗的房間中，石頭就會自己發光。

博洛尼亞石

這跟中國古代珍貴的“夜明珠”不太一樣，這種被稱為“博洛尼亞石”的材料，是第一種人工製備的持續發光物質。在今天，更多的被人工製備出來的持久發光材料，被應用於裝飾、應急照明、路面標識和醫療成像中。

那麼，我們是否可以把這些持久發光材料，用在城市夜間照明中，以更好地節省能源呢？

實際上，科學家們一直都在為實現這種目標而努力。新一代的發光材料有可能透過重新發射本會轉化為熱量的光來為城市節省能源。發光的人行道、發光的路標甚至發光的建築物都可以取代一些街道照明。歐洲的一些城市已經安裝了發光的腳踏車道，一些研究人員已經研究了在道路標記上使用發光的油漆。

“這對環境更有利，”保羅·貝爾達爾 （Paul Berdahl）說，他是一位環境物理學家，現已從美國加州伯克利的勞倫斯伯克利國家實驗室退休。“如果技術可以改進，我們可以使用更少的能源……這是一件值得做的事情。”

博洛尼亞石是礦物重晶石的一種形式，當時吸引了自然哲學家，但從未被大規模使用。但在20世紀90年代，化學家開發了新型永續性光致發光材料，如鋁酸鍶，這種材料在暴露於光照後數小時內仍保持強烈發光。這些新材料大多會發出藍色或綠色的光芒，但也有一些會發出黃色、紅色或橙色的光芒。

這種發光材料的工作原理是“捕獲”光子的能量，然後以較低波長的光重新發射能量。有時光會立即發出，如熒光燈泡。這些材料能在數小時內發出強烈的輝光，為人們提供了各種可能性，例如由發光的人行道和建築物照亮的城市。建築工程師安娜·勞拉·皮塞洛（Anna Laura Pisello）稱，由於全球19%的能源用於照明，而在歐洲，約1。6%專門用於街道照明，因此發光材料的節能潛力很大。

各種發光材料的使用資料：透過a）作為發光中心的痕量物質進行分組；b） 宿主化合物；和c）材料發出的顏色。

目前科學家們要解決的一個問題是，大多數發光材料不會在夜間一直髮光。但更好的材料可以幫助解決這個問題，同時，現有的材料可以與電照明結合，在再次關閉之前，電照明將持續足夠長的時間，為道路標線充電。科學家們發現，透過這種方式，發光材料可以將城市照明所需的能量減少約27%。

如果有人擔心整個城市徹夜通明，增加有害的光汙染，發光材料正好可以解決這種問題。因為發光材料只會取代現有的照明，而不會增加照明。發光材料的顏色可以選擇，剔除藍色光——這種光已被證明特別有害於野生動物。

發光材料也有助於對抗所謂的城市熱島效應。屋頂和人行道吸收來自太陽的能量，並將其作為熱量釋放，使得城市夏季的平均溫度比周圍農村高7。7攝氏度。高溫是一種潛在的健康危害，也會導致更多的能源被用於冷卻建築物。一個越來越普遍的解決方案就是使用反射光線的“冷”材料，如白色油漆和淺色瀝青。事實證明，添加發光材料可以起到更大的作用。

在勞倫斯伯克利實驗室，科學家們用合成紅寶石（一種在陽光下發光的材料）進行了實驗，以製備保持涼爽的彩色塗層。在早期的實驗中，他們報告說，紅寶石色的表面在陽光下比沒有特殊色素的類似顏色的材料更涼爽。更進一步，科學家們在混凝土中添加了幾種持久發光材料——能夠儲存光能並緩慢釋放光能的材料。與相同顏色的非發光表面相比，其中最好的表面可在晴天將周圍空氣溫度降低3。3℃。

目前已知的發光材料有250種，其中許多尚未進行實際應用研究。發光油漆和人行道可能會使用更長的時間，並以更多的顏色發光。從長遠來看，新型工程材料的效果可能會更好。例如，人們可以轉向“量子點”——可以發光的微小半導體粒子，已經用於生物成像。