La candoluminiscencia es la luz emitida por ciertos materiales a temperaturas elevadas (generalmente cuando se exponen a una llama ) que tiene una intensidad en algunas longitudes de onda que, a través de la acción química en las llamas, puede ser más alta que la emisión de cuerpo negro esperada de la incandescencia a la misma temperatura. [1] El fenómeno es notable en ciertos materiales de óxido de metales de transición y de tierras raras ( cerámicas ) como el óxido de zinc, el óxido de cerio (IV) y el dióxido de torio .
La existencia del fenómeno de la candoluminiscencia y el mecanismo subyacente han sido objeto de una extensa investigación y debate desde los primeros informes del mismo en el siglo XIX. El tema era de particular interés antes de la introducción de la iluminación eléctrica, cuando la mayor parte de la luz artificial se producía por combustión de combustible. La principal explicación alternativa para la candoluminiscencia es que se trata simplemente de una emisión térmica "selectiva" en la que el material tiene una emisividad muy alta en el espectro visible y una emisividad muy débil en la parte del espectro donde la emisión térmica del cuerpo negro sería más alta; en tal sistema, el material emisor tenderá a retener una temperatura más alta debido a la falta de enfriamiento radiativo invisible. En este escenario,las observaciones de candoluminiscencia simplemente habrían subestimado la temperatura de las especies emisoras. Varios autores en la década de 1950 llegaron a la opinión de que la candoluminiscencia era simplemente una instancia de emisión térmica selectiva, y uno de los investigadores más destacados en el campo, VA Sokolov, una vez abogó por eliminar el término de la literatura en su destacado artículo de revisión de 1952:[2] sólo para revisar su punto de vista varios años después. [1] El consenso científico moderno es que la candoluminiscencia ocurre, que no siempre se debe simplemente a una emisión térmica selectiva, sino que los mecanismos varían según los materiales involucrados y el método de calentamiento, particularmente el tipo de llama y la posición de la material relativo a la llama. [1]
Cuando el combustible de una llama se quema, la energía liberada por el proceso de combustión se deposita en productos de combustión, generalmente fragmentos moleculares llamados radicales libres . Los productos de combustión se excitan a una temperatura muy alta llamada temperatura de llama adiabática.(es decir, la temperatura antes de que se haya transferido el calor de los productos de combustión). Esta temperatura suele ser mucho más alta que la temperatura del aire en la llama o que puede alcanzar un objeto insertado en la llama. Cuando los productos de combustión pierden esta energía por emisión radiativa, la radiación puede ser más intensa que la de un cuerpo negro de menor temperatura insertado en la llama. El proceso exacto de emisión involucrado varía con el material, el tipo de combustibles y oxidantes y el tipo de llama, aunque en muchos casos está bien establecido que los radicales libres experimentan una recombinación radiativa . [3]Esta luz energética emitida directamente por los productos de combustión puede observarse directamente (como con una llama de gas azul), dependiendo de la longitud de onda, o puede causar fluorescencia en el material candoluminiscente. Algunas recombinaciones de radicales libres emiten luz ultravioleta , que solo es observable a través de la fluorescencia.