Octubre: época de turrones temblores, procesiones, y una interminable discusión por demostrar amor a tu país o conseguir un disfraz sexy aterrador. Noviembre: calma, paz, transición. Diciembre: espera, felicidad, pretender amor al prójimo, compartir y mucha pero mucha comida.
El 31 de octubre es especial. La ciudad no descansa en todo el día, y se enciende el doble apenas cae la noche. Un vampiro se oculta en las sombras, un hombre lobo gruñe “¡garrrrrrrrf!”, un mago se acomoda el sombrero… El 24 de diciembre pasa algo similar. Un tráfico cuyo calificativo es infernal impropio para la fecha, gnomos por doquier y árboles más vivos que en todo el año. Mientras todos recorren las calles haciendo compras de último momento, o simplemente se alistan para ir a una reunión, han pasado por alto un interesante detalle: las luces.
Ya sé, ya sé. Debes estar pensando “¿estás hablando en serio? Veo luces todos los días: la tele, los anuncios, los focos…” Pero no, no me refiero a esas luces. En estas fechas aparecen unas muy especiales, que “brillan” en la oscuridad. Forman parte de las decoraciones y de algunos disfraces. ¿Aún no lo pillas? Me refiero a estas:
¿Puedes encontrar las diferencias entre las sustancias brillantes de las dos imágenes? (Aparte de los colores y la temática, por supuesto).
Las sustancias que usan en la izquierda se denominan fluorescentes, mientras que las de la derecha se llaman fosforescentes. Ambas palabras riman, pero significan cosas distintas. Tanto la fluorescencia como la fosforescencia son tipos de luminiscencia; es decir, la emisión de luz a temperatura ambiente. Para entender mejor los fundamentos de ambos fenómenos, debemos recordar un poco de química.
Seguramente sabes que, según el último modelo aceptado, un átomo está dividido prácticamente en dos partes: núcleo (de carga positiva, conformado por protones y neutrones) y nube electrónica (de carga negativa como tu cuenta bancaria, conformado por electrones que se mueven como locos alrededor del núcleo). Como imaginarás, los electrones se sienten atraídos al núcleo (ya sabes, los opuestos se atraen excepto tú y tu crush), pero sienten repulsión entre ellos mismos. Eso hace que adopten una órbita especial y se encuentren dispuestos en regiones llamadas niveles energéticos (n).
Cada nivel energético tiene una energía asociada. Es decir, los electrones que están en el nivel 2 (n = 2) tendrán más energía que los del nivel 1 (n = 1). Esto se puede traducir, por ejemplo, en mayor inestabilidad o movimiento, o en mayor facilidad para formar enlaces químicos. Ahora bien, es posible que los electrones de un nivel bajo se emocionen y quieran subir a un nivel superior. Para producir esta transición electrónica se requiere —justamente— de energía, que puede ser otorgada por calor o por otra partícula.
Los fotones son un tipo de partícula elemental que puede suplir esta energía. Estas partículas no tienen masa, ni carga, y son desprendidas en diversos procesos naturales. Los fotones son considerados “las partículas de la luz” porque son la mínima unidad física que interacciona con fenómenos electromagnéticos y, al hacerlo, su comportamiento genera una determinada longitud de onda (λ) que se percibe como luz. Estas partículas pueden colisionar con los electrones y transmitirles energía en un proceso denominado excitación.
Cuando un electrón se excita, puede realizar una transición a un nivel energético mayor. Sin embargo, como todos después del esfuerzo sobrehumano de parciales se cansa después de determinado tiempo. Transcurrido ese tiempo, debe regresar hacia su estado basal. Al regresar, desprende un fotón equivalente a la energía que absorbió antes. Y así fue como Dios creó la luz se produce una luz de cierto color.
Podemos considerar a la fluorescencia y la fosforescencia como variaciones de este fenómeno de excitación-relajación. La diferencia radica en el tiempo y la forma de absorción y emisión de ambos. Los materiales fluorescentes (glowsticks, luciérnagas y otros) emiten luz de manera inmediata a la excitación, y paran cuando la fuente de excitación es removida. Sin embargo, los materiales fosforescentes (como las estrellitas verdes que “brillan en la oscuridad”) se caracterizan por “almacenar” fotones durante un período de exposición y liberarlos paulatinamente.
¡Excelente forma de aplicarlo, Buzz!
Esto funciona de una manera genial. ¿Recuerdas que mencioné que los electrones se encuentran en niveles? Pues digamos que, aparte de esos niveles, tienen varios estados; es decir, una combinación determinada de formas relacionadas a su energía y posición. Estos estados suelen ser singulete, doblete y triplete (no, los electrones no le sacan la vuelta a nadie). Explicar en qué consiste cada uno exactamente nos tomaría mucho tiempo, pero la idea es que las transiciones electrónicas ocurren casi siempre entre estados permitidos. O sea, un electrón en singulete se excitará hacia un estado singulete de mayor energía y regresará a su estado basal también singulete (y análogamente para los demás).
Eres muy observador, así que seguro habrás notado ese casi antes del siempre. ¡En la naturaleza no hay absolutos! (Creo que por eso me gusta tanto trabajar con computadoras) Tal vez lo hayas deducido ya, pero eso es lo que ocurre en la fluorescencia: los electrones hacen transiciones entre estados permitidos. Ya que la energía de excitación electrónica coincide con la energía de los estados permitidos, la luz se emite rápidamente en la fase de relajación. Sin embargo, en la fosforescencia se cumple el casi: las transiciones se dan entre estados no permitidos, usualmente de singulete a triplete. Este fenómeno es poco favorable y se denomina cruce intersistema, y resulta en que el electrón queda “atrapado” en el estado excitado, por lo que se demora más en regresar a su estado basal. Así, los materiales fosforescentes emiten luz luego de tiempos más prolongados, lo que se traduce en el efecto de “brillar en la oscuridad”. Es como pensar que los fotones se absorben durante el día y recién de noche pueden ser liberados.
Ahora ya lo sabes: ¡no es necesario ser una luciérnaga para que sea “tu momento de brillar”!
