Часы Casio стали уже элементом мировой культуры. Особенно те старые модели со светящимся в темноте экраном. Свою технологию Casio назвали Neobright. У других компаний есть свой необрайт: люминбрайт, супер-люминова и т.д., но в основе всех лежат люминесцирующие материалы.
Как создать такое светящееся покрытие? Берем основу, например алюминат стронция. Он представляет собой кристаллическое соединение на основе двух оксидов: SrO и Al₂O₃ – и будет служить матрицей. В эту матрицу мы добавляем активирующие элементы. Например, ионы европия и диспрозия. Они призваны заменить часть ионов стронция в решетке.
Получившееся вещество относят к классу люминофоров – веществ, способных к люминесценции. Когда такой люминофор облучается светом, его электроны возбуждаются и норовят перепрыгнуть из валентной зоны в зону проводимости.
Свет выбивает электрон из иона Eu²⁺, оставляя его в заряженном состоянии (Eu³⁺). Освободившийся электрон путешествует по кристаллу. Этот электрон с большой долей вероятности захватывается дефектом решетки, обычно ионом диспрозия, у которого недостаток электронов. Он действует как ловушка.
Так и сидели бы электроны в своих темницах, но у кристалла есть тепловые колебания. Их энергии оказывается достаточно, чтобы вытолкнуть электроны из ловушек.
Освободившийся электрон продолжает путешествие по кристаллу: он может снова угодить в ловушку, а может встретиться со своим покинутым и заждавшимся его ионом европия, который трехвалентен. Тогда у них случится воссоединение, рекомбинация, и они будут буквально светиться от счастья, испуская кванты видимого света. И мы будем улыбаться этому воссоединению, глядя на светящийся циферблат в ночи.
Если бы в структуре не было ловушек, то все рекомбинации происходили бы сразу же после возбуждения электронов светом. Ловушки позволяют запасать электроны на потом, чтобы растянуть процесс рекомбинации во времени, и циферблат мог бы светить всю ночь. Утром он просто «подзарядится» от света – и все пойдет по новой.