{"id":15514,"date":"2026-01-18T01:02:57","date_gmt":"2026-01-17T23:02:57","guid":{"rendered":"https:\/\/chemevol.web.uah.es\/wp\/?p=15514"},"modified":"2026-03-21T13:12:50","modified_gmt":"2026-03-21T11:12:50","slug":"fluorescencia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/chemevol.web.uah.es\/wp\/fluorescencia\/","title":{"rendered":"Fluorescencia"},"content":{"rendered":"
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Imagina que tienes la oportunidad entrar en una habitaci\u00f3n oscura donde hay minerales, papeles, productos qu\u00edmicos… y tu \u00fanica fuente de luz es una linterna de luz ultravioleta. De pronto, algunos objetos comienzan a emitir luz de colores vivos \u2013 rojos, verdes, azules \u2013 como si escondieran luces internas. Este fen\u00f3meno sorprendente es la fluorescencia<\/strong>, una propiedad f\u00edsica por la cual los objetos absorben energ\u00eda de la luz incidente (la llamaremos luz de excitaci\u00f3n) y luego la re-emiten como luz visible<\/strong>. En t\u00e9rminos sencillos, los fotones UV de tu linterna excitan temporalmente electrones en defectos o caracter\u00edsticas propias de la red cristalina, o impurezas del material, y al volver a su estado inicial esos electrones liberan la energ\u00eda extra en forma de un destello luminoso<\/strong>, que nuestros ojos pueden ver.<\/p>\n\n\n\n

Nos vamos a centrar en los minerales. No todas los minerales son fluorescentes<\/strong>. Para que un mineral brille bajo luz UV o azul (las mejores luces de excitaci\u00f3n) debe contener los ingredientes adecuados<\/em>: los llamados elementos activadores<\/em> o centros luminiscentes<\/em>. Estos son t\u00edpicamente trazas de ciertos elementos o mol\u00e9culas incrustadas en la red cristalina que son capaces de provocar el fen\u00f3meno. En definitiva, la fluorescencia es una obra colectiva<\/strong> entre la luz UV, el activador adecuado y el entorno cristalino que lo acoje.<\/p>\n\n\n\n

No hay que confundir fluorescencia y fosforescencia<\/strong>, aunque ambos son fen\u00f3menos muy relacionados. En la fluorescencia, la emisi\u00f3n de luz cesa al apagar la luz de excitaci\u00f3n. En el caso de la fosforescencia, la emisi\u00f3n de luz perdura, a veces unos segundos, a veces minutos u horas, apag\u00e1ndose lentamente.<\/p>\n\n\n\n

El rub\u00ed y el cromo: destellos rojos bajo la luz UV<\/h2>\n\n\n\n

El rub\u00ed es un material muy especial, no s\u00f3lo por formar las conocidas gemas de intenso color rojo. Adem\u00e1s, tiene unas propiedades \u00f3pticas \u00fanicas y, entre ellas, su espectro de fluorescencia es tan limpio y \u00fanico que el primer l\u00e1ser de la historia (el l\u00e1ser de rub\u00ed de Maiman, 1960) aprovecha esta caracter\u00edstica. <\/p>\n\n\n

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Rub\u00ed de Mozambique, que hemos utilizado en este experimento<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

El rub\u00ed es una variedad roja del corind\u00f3n, que es simplemente \u00f3xido de aluminio (Al2<\/sub>O3<\/sub>). El \u00f3xido de aluminio puro es blanco o incoloro, pero el rub\u00ed debe su color y su fluorescencia a peque\u00f1as cantidades de cromo trivalente (Cr\u00b3\u207a)<\/strong> en su interior. El cromo trivalente se parece qu\u00edmicamente al aluminio trivalente; entonces, el Cr\u00b3\u207a sustituye a unos pocos Al\u00b3\u207a en la red de \u00f3xido de aluminio, quedando enclavado en sitios octa\u00e9dricos rodeados de ox\u00edgenos. Este \u201cinvitado\u201d de transici\u00f3n tiene electrones 3d cuyo nivel de energ\u00eda se ve partido<\/em> por el campo cristalino del corind\u00f3n. Esta es la base, digamos ‘qu\u00edmica’ del proceso: La energ\u00eda de los electrones 3d no depende solo del \u00e1tomo en s\u00ed, sino tambi\u00e9n del entorno en el que se encuentra. En el rub\u00ed, el cromo sustituye a una peque\u00f1a fracci\u00f3n del Al\u00b3\u207a y queda rodeado por ox\u00edgenos en una coordinaci\u00f3n aproximadamente octa\u00e9drica, aunque ligeramente distorsionada. En un ion aislado, los orbitales 3d ser\u00edan degenerados<\/strong>. Esta palabra para nosotros no significa lo mismo que en el lenguaje com\u00fan: quiere decir que tendr\u00edan la misma energ\u00eda. Pero el campo el\u00e9ctrico generado por esos ox\u00edgenos rompe esa degeneraci\u00f3n y separa los orbitales en grupos de energ\u00eda distinta. Esa \u201crotura\u201d de la degeneraci\u00f3n, que en qu\u00edmica de coordinaci\u00f3n llamamos desdoblamiento por campo cristalino, fija qu\u00e9 transiciones electr\u00f3nicas son posibles y explica tanto las bandas de absorci\u00f3n del Cr\u00b3\u207a como la posterior emisi\u00f3n roja del rub\u00ed.<\/p>\n\n\n\n

Bajo excitaci\u00f3n (por ejemplo con luz verde-azulada o UV), los electrones del Cr\u00b3\u207a suben a niveles excitados y r\u00e1pidamente relajan a un estado metastable desde el cual revierten a su estado fundamental emitiendo fotones rojos<\/strong>. El resultado es un espectro de emisi\u00f3n caracter\u00edstico<\/strong>, dominado por dos picos estrechos en la zona del rojo profundo (alrededor de 694 nm, en el rojo oscuro) conocidos como las l\u00edneas R<\/strong> del rub\u00ed.<\/p>\n\n\n

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Observando la intensa fluorescencia del rub\u00ed, excitado con luz de 392 nm.
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Espectro de fluorescencia del rub\u00ed. A la izquierda, 392 nm, la luz de excitaci\u00f3n. Las bandas de fluorescencia que vemos son la intensa banda R a 694 nm (en realidad son dos bandas muy juntas), y las sidebands<\/em>: Stokes<\/em>, a 712 nm y anti-Stokes<\/em> a 673 nm, es decir, separadas +\/- 20nm de la banda R. Una cosa curiosa: si traducimos nm a cm-1, tenemos que la banda de Stokes coincide con una de las bandas Raman principales del rub\u00ed.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Estas caracter\u00edsticas espectrales nos permiten introducir dos conceptos fundamentales en luminiscencia de s\u00f3lidos: la l\u00ednea cero-fon\u00f3n (ZPL)<\/strong> y las bandas laterales vibr\u00f3nicas<\/strong> (phonon sidebands<\/em>). En el rub\u00ed podemos identificar:<\/p>\n\n\n\n