Argia argi truk

Artikulu hau aldizkarian irakurtzen ari bazara eta eraikin baten barruan bazaude, litekeena da fluoreszentziaren laguntzaz irakurtzen aritzea. Interneten bazaude, berriz, eta hitz hauek mahai gaineko ordenagailu baten pantaila arrunt batean ikusten badituzu, besteak beste, fosforeszentzia izeneko fenomeno batek egiten du posible hori.

Fluoreszentzia eta fosforeszentzia ez dira gauza bera, baina desberdintasuna ez da handia ere. Bi kasuetan, materiak argia xurgatu eta igorri egiten du. Fluoreszentziaren kasuan oso denbora gutxian gertatzen da hori, mikrosegundo batzuetan. Fosforeszentziaren kasuan, berriz, denbora-tarte oso zabala har dezake prozesu horrek: milisegundoak, minutuak edo baita orduak ere. Horregatik, fosforeszentziaren kasuan, bestelako argi-iturririk ez dagoenean ere, materiak argia igortzen jarrai dezake.

Berezko argia

Plinio Zaharra -k hitz egin zuen berezko argia zuten harribitxi batzuei buruz. Baina XVII. mendearen hasieran beste harri bitxi batek piztu zuen benetako interes zientifikoa. Vincenzo Casciarolo zapatari eta alkimistak Bolonia inguruan aurkitu zuen gero 'harri boloniarra' izenez ezagutuko zen bario sulfatozko harria. Eta hara non ikusi zuen eguzki-argitan edukitzen bazen iluntasunean argi bitxi bat igortzen zuela gero. Horrek garaiko alkimisten irudimena piztu zuen. Izan ere, garai hartan, urrea egiteko balioko zuen filosofoen harriaren bila zebiltzan alkimistak; eta, jakina, halako harri magiko bat itxaropentsua zen oso.

Filosofoen harri gisa arrakastarik izan ez bazuen ere, harri boloniarrari buruzko jakin-mina ez zen desagertu. Galileok berak ere parte hartu zuen harri haren inguruko eztabaida zientifikoetan. Esaterako, Fortunius Licetus-ek ilargiaren argiak eta harri boloniarrarenak izaera bera zutela idatzi zuenean, Galileok kontra egin zion, ilargiaren argia eguzkiaren argi islatua zela argudiatuz.

Hamaika ikerketa egin ziren harri haren gainean, eta, aldi berean, antzeko propietateak zituzten beste hainbat substantzia aurkituz joan ziren beste ikertzaile asko. Guztiak argitsu bilakatzen ziren, argitan eduki ondoren edo berotuta, eta abar. Horregatik, phosphori izena eman zitzaien, hau da, argidun edo argi-eramale. Eta gaur egun ere fosforeszentzia izenez ezagutzen dugu Casciarolo zapatariak harri boloniarrean behatutako fenomeno magiko hura.

Nahiz eta fosforeszentziaren oso antzeko fenomenoa izan, askoz beranduago aurkitu zuten fluoreszentzia: XIX. mendean, hain zuzen ere. Lehenengoz klorofila-soluzio batean ikusi bazuten ere, Sir George Gabriel Stokes-ek (hari zor zaio egun gai honi buruz dakigunaren zati handi bat) fluoritatik hartu zuen fenomenoaren izena.

Atomo mailan

Bi fenomeno horiek ulertzeko, atomoen mailara jaitsi beharra dago. Funtsean, fotoi batek --edo erradiazio elektromagnetikoak-- atomo bat jotzen duenean, atomoak fotoiaren energia hartzen du, eta kitzikatu egiten da. Eta atomoa hasierako egoera erlaxatura bueltatzean, beste fotoi bat igortzen du, energia txikiagokoa, normalean.

Atomoak, oro har, oinarrizko energia-maila batean egon ohi dira giro-tenperaturan. Hau da, atomoen elektroiak ahalik eta energia-maila txikienean egon ohi dira. Baina, uhin-luzera jakin bateko fotoi batek atomoa jotzen duenean, gerta daiteke elektroiak energia-mailaz igotzea.

Demagun S ₀ oinarrizko energia-mailatik S ₁ mailara igo dela kitzikatutako elektroi bat. Baina energia-maila nagusi horien barruan beste maila batzuk ere badaude. Hala, litekeena da, adibidez, S ₁ -eko hirugarren mailaraino igotzea elektroia. Berehala, S ₁ -eko maila txikienera jaisteko joera izango du elektroi horrek, eta bide horretan energia apur bat galduko du bero gisa. Jarraian, oinarrizko mailaraino (S ₀ ) jaitsiko da elektroia, eta, bide horretan, galtzen duen energia fotoi gisa ateratzen bada, fluoreszentzia-kasu baten aurrean egongo gara.

Prozesu horren emaitza da uhin-luzera jakin bateko erradiazioa jasotzen duen atomoak xurgatu egiten duela lehenengo erradiazio hori, eta gero uhin luzera handiagoko --eta, beraz, energia txikiagoko-- erradiazioa igortzen duela. Hori da fluoreszentziaren oinarria.

Atomoen energia-mailak diskretuak dira, eta energia-kantitate jakin bat behar da batetik bestera pasatzeko. Horregatik, energia-kantitate hori duten fotoiak bakarrik xurgatzen dituzte. Beraz, material fluoreszenteek eta fosforeszenteek uhin-luzera jakin bateko erradiazioarekin bakarrik igortzen dute argia; eta, era berean, igortzen duten argia ere uhin-luzera jakin batekoa izango da. Edo, zehatzago esanda, uhin-luzeren tarte jakin batekoa. Izan ere, oinarrizko energia-mailaren barruan beti ez dira maila berera erortzen elektroiak. Eta, ondorioz, igorritako erradiazio guztia ez da uhin-luzera ber-berekoa izango. Xurgatzea eta igortzea zein uhin-luzeren tartetan gertatzen den, materialaren osagaien eta egoeraren araberakoa izaten da.

Igortzen den erradiazioa xurgatzen dena baino txikiagoa denez, igorritakoa espektro ikusgaikoa izateko, gehienetan, izpi ultramoreak xurgatu behar dituzte atomoek. Horregatik, izpi ultramorezko erradiaziopean agertu ohi da, kasu gehienetan, fluoreszentzia. Dena den, xurgatutakoa eta igorritakoa espektro berekoak ere izan daitezke, eta, batzuetan, biak bereiztea ere kosta egiten da.

Galarazitako bidea

Fosforeszentziaren kasuan oso antzekoa da prozesua. Baina kitzikatutako elektroiak beste egoera berezi batean 'harrapatuta' gelditzen dira. Izan ere, kasu horretan, egoera berezi horretatik oinarrizko energia mailara pasatzea kuantikoki galarazita dagoela esaten da. Horrek ez du esan nahi, hala ere, pasatzen ez denik; baina probabilitatea askoz txikiagoa da. Horregatik, prozesua luzatu egiten da, eta erradiazio-iturria kendu ondoren ere, material fosforeszenteak argia igortzen jarraitzen du.

Hala eta guztiz ere, fosforeszente gehienak nahiko igorle azkarrak dira, eta milisegundo batzuen buruan igortzen dute argia. Beste batzuen kasuan, ordea, prozesua asko luza daiteke: minutuak, eta baita orduak ere; eta, ondorioz, ilunean argia ematen duten materialak izaten dira. Horixe da harri boloniarraren kasua. Eta hori da, baita ere, ordulari askoren orratzetan eta zenbakietan gertatzen dena, edo sabaian itsasteko izar eta planeta horietan, eta abar.

Baina fosforeszentziak badu oso erabilia den beste aplikazio bat ere. Telebista arruntetan edo mahai gaineko ordenagailuen pantailetan ikusten duguna fosforeszentzia da, hain justu; pantaila horiek katodo-izpien hodi baten bidez funtzionatzen badute bai, behintzat. Hiru osagai fosforeszente erabiltzen dira pantaila horietan irudi koloredunak sortzeko: zink sulfuroa kobrearekin eta aluminioarekin konbinatuta, kolore berdea ematen duen osagaia lortzen da; urdinarentzat, berriz, zink sulfuroa zilar pixka batekin nahasten da; eta, azkenik, kolore gorria itrio oxido-sulfuroa europioarekin aktibatuta lortzen da.

Osagai fosforeszente horiek elektroien bidez kitzikatzen dira; eta fotoiaren funtzio bera betetzen dute: osagai fosforeszenteen elektroiak kitzikatzen dituzte, eta haiek energia mailaz igotzen dira. Gero, erlaxatzean, kolore berdea, urdina edo gorria ematen dute. Horrela sortzen dira pantailatan ikusten ditugun irudiak.

Etxean, diskotekan eta laborategian

Fluoreszentzia ere erabat etxekotua dugu gaur egun. Izan ere, oso ohikoa da edozein motatako eraikinen argiztapenerako hodi fluoreszenteak erabiltzea. Hodi horiek merkurioa izaten dute barruan, eta hodiaren paretak estaldura fluoreszente bat, barrualdetik. Hodiaren elektrodoen artean deskarga elektrikoa gertatzen denean, elektroiek merkurio-atomoak kitzikatzen dituzte, eta haiek erradiazio ultramorea igortzen dute.

Erradiazio hori ez da ikusgaia, eta hori bakarrik gertatuko balitz, ez genuke argirik ikusiko. Baina kitzikatutako merkurio-atomoek igorritako erradiazio ultramore horrek hodiaren estaldura fluoreszenteko atomoak kitzikatzen ditu, era berean, eta azken horiek igortzen dute hodi fluoreszentetik ateratzen den argi ikusgaia.

Eta elkar kitzikatzen duten atomoen katea luzeagoa ere izan daiteke. Izan ere, beste era bateko lanpara fluoreszente batzuk fluoreszentzia eragiteko erabiltzen dira, aldi berean. Hodi fluoreszente arrunten antzekoak dira, baina estaldura desberdina dute; eta ikusgaiko argi apur bat eta, batez ere, erradiazio ultramore hurbila igortzen dute, 'argi beltza' deitzen zaiona.

Erradiazio ultramore hurbil hori 350 nm baino uhin-luzera handiagokoa izan ohi da --espektro ikusgaitik oso gertu--, eta, horregatik, ez du uhin-luzera txikiagoko izpi ultramoreek duten eragin kaltegarririk. Iluntasunean material fluoreszenteak nabarmentzeko erabiltzen dira horrelako lanparak. Adibidez, ohikoak dira diskoteketan, besteak beste, ehun zurietan egon ohi den poliesterraren fluoreszentzia eragiteko.

Etxean eta diskotekan ez ezik, laborategietan ere garrantzitsua da fluoreszentzia. Aplikazio asko ditu fluoreszentziak zientzian. Izan ere, hainbat molekula, zelula edo ehun detektatzeko oso erabilia da biokimikan eta medikuntzan. Molekula batzuek berezko fluoreszentzia izan dezakete, baina, askotan, marka fluoreszenteak --fluoroforoak-- erabiltzen dira detektatu nahi den hura markatzeko.

Esaterako, antigorputzei fluoroforo bat gehituta, gero, lagin batean antigorputz horren antigenoa non dagoen jakin daiteke. Horretarako, fluoreszentziazko mikroskopioak erabiltzen dira. Mikroskopio horiek izpi ultramoreez argiztatzen dute lagina, eta, hala, fluoreszentzia begiz edo monitore baten bidez beha daiteke.

DNA detektatzeko ere oso ohikoa da fluoreszentzia. Etidio bromuroa erabili ohi da kasu horretan, berez fluoreszentzia oso gutxi izanik, DNArekin elkartzen denean fluoreszentzia handia baitu. Eta egun halako garrantzia duen genomikaren arloan ere leku garrantzitsua du fluoreszentziak. Izan ere, aurretik nukleotido bakoitzari jarritako kolore desberdineko marka fluoreszenteei esker irakurtzen dituzte sekuentzia genomikoak DNA-sekuentziadore automatikoek.

Urtetik urtera aplikazio gehiago ditu fluoreszentziak zientzia mailan. Baina ikusi dugu eguneroko bizitzan ere hasiera batean pentsa genezakeen baino arruntagoak direla fluoreszentzia nahiz fosforeszentzia. Irakurtzeko bietakoren bat edo biak erabiltzen ari zaren, auskalo; baina, artikulu hau idazteko, biak izan ziren ezinbestekoak.