Una barra luminosa , también conocida como barra luminosa , luz química , varita luminosa , barra luminosa y luz rave , es una fuente de luz autónoma de corta duración. Consiste en un tubo de plástico translúcido que contiene sustancias aisladas que, al combinarse, producen luz mediante quimioluminiscencia . La luz no se puede apagar y solo se puede utilizar una vez. Luego se desecha el tubo usado. Las barras luminosas se utilizan a menudo para recreación, como eventos, campamentos, exploración al aire libre y conciertos. Las barras luminosas también se utilizan como iluminación en aplicaciones militares y de servicios de emergencia . Los usos industriales incluyen el marítimo, el transporte y la minería.
Bis(2,4,5-triclorofenil-6-carbopentoxifenil)oxalato , marca registrada "Cyalume", fue inventado en 1971 por Michael M. Rauhut, [1] de American Cyanamid , basado en el trabajo de Edwin A. Chandross y David Iba Sr. .de los Laboratorios Bell . [2] [3]
Al mismo tiempo, investigadores del Centro de Armas Navales de China Lake llevaron a cabo otros trabajos iniciales sobre quimioluminiscencia . [4] [5]
En 1973-1974 se concedieron varias patentes estadounidenses para dispositivos tipo barra luminosa. [6] [7] [8] Una patente posterior de 1976 [9] recomendó una única ampolla de vidrio suspendida en una segunda sustancia, que cuando se rompe y se mezcla, proporciona la luz quimioluminiscente. El diseño también incluía un soporte para el dispositivo de señalización para que pudiera ser arrojado desde un vehículo en movimiento y permanecer en posición vertical en la carretera. La idea era que esto reemplazaría las tradicionales bengalas de emergencia en las carreteras y sería superior, ya que no representaba un riesgo de incendio, sería más fácil y seguro de desplegar y no sería ineficaz si lo golpearan vehículos que pasaran. Este diseño, con su única ampolla de vidrio dentro de un tubo de plástico lleno de una segunda sustancia que cuando se dobla rompe el vidrio y luego se agita para mezclar las sustancias, se parece más a la típica barra luminosa que se vende hoy en día. [ cita necesaria ]
A principios de la década de 1980, la mayoría de las barras luminosas eran producidas en Novato, California por Omniglow Corp. Omniglow completó una compra apalancada de la división de iluminación química de American Cyanamid en 1994 y se convirtió en el proveedor líder de barras luminosas en todo el mundo hasta que cerró en 2014. Las barras luminosas que se ven hoy en día ahora se fabrican en China. [10]
Las barras luminosas son resistentes al agua, no utilizan pilas, no consumen oxígeno, no generan calor o son insignificantes, no producen chispas ni llamas, pueden tolerar altas presiones como las que se encuentran bajo el agua, son económicas y razonablemente desechables. Esto los hace ideales como fuentes de luz y marcadores de luz para fuerzas militares, campistas , espeleólogos y buceadores recreativos . [11]
Glowsticking es el uso de barras luminosas al bailar [12] (como en Glow Poi y Wotagei ). Se utilizan frecuentemente para entretenimiento en fiestas (en particular raves ), conciertos y discotecas . Son utilizados por directores de bandas de música para actuaciones nocturnas; Las barras luminosas también se utilizan en festivales y celebraciones de todo el mundo. Las barras luminosas también cumplen múltiples funciones como juguetes, advertencias nocturnas fácilmente visibles para los automovilistas y marcas luminosas que permiten a los padres realizar un seguimiento de sus hijos. Otro uso es para efectos de luz transportados por globos . Las barras luminosas también se utilizan para crear efectos especiales en fotografías y películas con poca luz. [13]
El Libro Guinness de los Récords registró que la barra luminosa más grande del mundo se rompió a 150 metros (492 pies 2 pulgadas) de altura. Fue creado por el Departamento de Química de la Universidad de Wisconsin-Whitewater para celebrar el sesquicentenario de la escuela, o el 150 cumpleaños, en Whitewater, Wisconsin , y se rompió el 9 de septiembre de 2018. [14]
Las barras luminosas se utilizan para recreación al aire libre y, a menudo, se usan por la noche para marcar. Los buceadores utilizan barras luminosas aptas para buceo para marcarse durante las inmersiones nocturnas y luego pueden apagar las luces de buceo brillantes. Esto se hace para permitir la visibilidad de organismos marinos bioluminiscentes, que no se pueden ver mientras se ilumina una luz de buceo brillante. Las barras luminosas se utilizan en mochilas, clavijas de tiendas y chaquetas durante las expediciones de campamento nocturnas. A menudo, las barras luminosas se recomiendan como complemento a los kits de supervivencia .
Existen usos industriales específicos de las barras luminosas, que a menudo se utilizan como fuente de luz en circunstancias en las que la iluminación eléctrica y los LED no son los más adecuados. Por ejemplo, en la industria minera se necesitan barras luminosas para la evacuación de emergencia en caso de fuga de gas. El uso de una fuente de luz eléctrica en este caso puede provocar una explosión involuntaria. La quimioluminiscencia, el tipo de luz que se utiliza en las barras luminosas, es una "luz fría" y no utiliza electricidad y no provocará que se encienda una fuga de gas.
Las barras luminosas también se utilizan en todo el mundo en la industria marina, a menudo utilizadas como señuelos de pesca en la pesca con palangre, recreativa y comercial, así como para la seguridad del personal.
Las barras luminosas son utilizadas por los militares, y ocasionalmente también por unidades tácticas de la policía , como fuentes de luz durante operaciones nocturnas o combates cuerpo a cuerpo en zonas oscuras. También se utilizan para marcar áreas seguras u objetos importantes. Cuando se usan, pueden usarse para identificar soldados amigos durante operaciones nocturnas. [15]
Las barras luminosas son utilizadas por la policía , los bomberos y los servicios médicos de emergencia como fuentes de luz, de manera similar a sus aplicaciones militares. A menudo, los equipos de rescate de emergencia reparten barras luminosas para realizar un seguimiento de las personas durante la noche, que pueden no tener acceso a su propia iluminación. A veces se colocan barras luminosas en chalecos salvavidas y botes salvavidas en embarcaciones comerciales y de pasajeros para garantizar la visibilidad nocturna.
Las barras luminosas suelen formar parte de los kits de emergencia para proporcionar iluminación básica y facilitar la identificación en zonas oscuras. Se pueden encontrar en kits de iluminación de emergencia en edificios, vehículos de transporte público y estaciones de metro .
Las barras luminosas emiten luz cuando se mezclan dos productos químicos. La reacción entre las dos sustancias químicas está catalizada por una base, normalmente salicilato de sodio . [16] Las barras consisten en un recipiente pequeño y quebradizo dentro de un recipiente exterior flexible. Cada contenedor contiene una solución diferente. Cuando se dobla el recipiente exterior, el recipiente interior se rompe, lo que permite que las soluciones se combinen y provoquen la reacción química necesaria. Después de romperlo, el tubo se agita para mezclar bien los componentes.
La barra luminosa contiene dos productos químicos, un catalizador base y un tinte adecuado ( sensibilizador o fluoróforo ). Esto crea una reacción exergónica . Los productos químicos dentro del tubo de plástico son una mezcla del tinte, el catalizador base y oxalato de difenilo . La sustancia química del vial de vidrio es peróxido de hidrógeno. Al mezclar el peróxido con el éster de oxalato de fenilo, se produce una reacción química que produce dos moles de fenol y un mol de éster de peroxiácido ( 1,2-dioxetanodiona ). [17] El peroxiácido se descompone espontáneamente en dióxido de carbono , liberando energía que excita el tinte, que luego se relaja liberando un fotón . La longitud de onda del fotón (el color de la luz emitida) depende de la estructura del tinte. La reacción libera energía principalmente en forma de luz, con muy poco calor. [16] La razón de esto es que las fotocicloadiciones inversas [2 + 2] de 1,2-dioxetanodiona son una transición prohibida (viola las reglas de Woodward-Hoffmann ) y no pueden proceder a través de un mecanismo térmico regular.
Al ajustar las concentraciones de los dos químicos y la base, los fabricantes pueden producir barras luminosas que brillan intensamente durante un corto período de tiempo o más tenuemente durante un período prolongado. Esto también permite que las barras luminosas funcionen satisfactoriamente en climas cálidos o fríos, compensando la dependencia de la temperatura de la reacción. En la concentración máxima (que normalmente se encuentra sólo en entornos de laboratorio), mezclar los productos químicos produce una reacción furiosa, que produce grandes cantidades de luz durante sólo unos segundos. Se puede lograr el mismo efecto agregando grandes cantidades de salicilato de sodio u otras bases. Calentar una barra luminosa también hace que la reacción sea más rápida y la barra luminosa brille más durante un breve período. Enfriar una barra luminosa ralentiza un poco la reacción y hace que dure más, pero la luz es más tenue. Esto se puede demostrar refrigerando o congelando una barra luminosa activa; cuando se caliente nuevamente, volverá a brillar. Los tintes utilizados en las barras luminosas suelen mostrar fluorescencia cuando se exponen a la radiación ultravioleta ; por lo tanto, incluso una barra luminosa gastada puede brillar bajo una luz negra .
La intensidad de la luz es alta inmediatamente después de la activación y luego decae exponencialmente. La nivelación de esta alta potencia inicial es posible refrigerando la barra luminosa antes de la activación. [18]
Se puede utilizar una combinación de dos fluoróforos, uno en la solución y otro incorporado a las paredes del recipiente. Esto es ventajoso cuando el segundo fluoróforo se degradaría en solución o sería atacado por los productos químicos. El espectro de emisión del primer fluoróforo y el espectro de absorción del segundo deben superponerse en gran medida, y el primero debe emitir a una longitud de onda más corta que el segundo. Es posible una conversión descendente de ultravioleta a visible, al igual que la conversión entre longitudes de onda visibles (por ejemplo, de verde a naranja) o de visible a infrarrojo cercano. El desplazamiento puede ser de hasta 200 nm, pero normalmente el rango es entre 20 y 100 nm más largo que el espectro de absorción. [19] Las barras luminosas que utilizan este enfoque tienden a tener recipientes de colores, debido al tinte incrustado en el plástico. Las barras luminosas infrarrojas pueden aparecer de color rojo oscuro a negro, ya que los tintes absorben la luz visible producida dentro del recipiente y reemiten el infrarrojo cercano.
Por otro lado, también se pueden conseguir varios colores simplemente mezclando varios fluoróforos dentro de la solución para conseguir el efecto deseado. [16] [20] Estos diversos colores se pueden lograr gracias a los principios del color aditivo . Por ejemplo, se utiliza una combinación de fluoróforos rojos, amarillos y verdes en barras de luz naranja, [16] y una combinación de varios fluorescentes en barras de luz blanca. [20]
anthracene.svg/1280px-9,10-bis(phenylethynyl)anthracene.svg.png)
En las barras luminosas, el fenol se produce como subproducto. Es aconsejable mantener la mezcla alejada de la piel y evitar la ingestión accidental si el estuche de la barra luminosa se parte o se rompe. Si se derraman sobre la piel, los productos químicos podrían causar una ligera irritación, hinchazón o, en circunstancias extremas, vómitos y náuseas. Se pensaba que algunos de los químicos utilizados en las barras luminosas más antiguas eran carcinógenos potenciales . [23] Los sensibilizadores utilizados son hidrocarburos aromáticos polinucleares , una clase de compuestos conocidos por sus propiedades cancerígenas.
El ftalato de dibutilo , un plastificante que a veces se utiliza en barras luminosas (y en muchos plásticos), ha planteado algunos problemas de salud. Fue incluido en la lista de teratógenos sospechosos de California en 2006. [24] El líquido en barra luminosa contiene ingredientes que pueden actuar como plastificante, ablandando los plásticos sobre los que se filtra. [25] El oxalato de difenilo puede picar y quemar los ojos, irritar y picar la piel y puede quemar la boca y la garganta si se ingiere.
Investigadores brasileños, preocupados por los residuos de las barras luminosas utilizadas en la pesca en su país, publicaron en 2014 un estudio sobre este tema. [26] Midió las reacciones secundarias que continúan dentro de las barras luminosas usadas, la toxicidad para las células en cultivo y las reacciones químicas con el ADN in vitro. Los autores encontraron "alta toxicidad" de las soluciones de barras luminosas y evidencia de reactividad con el ADN. Concluyeron que las soluciones en barra luminosa "son peligrosas y que los riesgos para la salud asociados con la exposición aún no se han evaluado adecuadamente".
Las barras luminosas también contribuyen al problema de los residuos plásticos , ya que son de un solo uso y están hechas de plástico. Además, dado que el vial interior suele estar hecho de vidrio y los productos químicos del interior son peligrosos si se manipulan incorrectamente, el plástico utilizado para las barras luminosas no es recuperable mediante los servicios de reciclaje, por lo que las barras luminosas se clasifican como residuos no reciclables.
En la década de 2020, se estaba trabajando para crear alternativas y barras luminosas más seguras. La empresa canadiense Nyoka Design Labs desarrolló alternativas a las barras luminosas. [27] La Varita de Luz es biodegradable y brilla con bioluminiscencia , en lugar de quimioluminiscencia. LUMI es una alternativa reutilizable y no tóxica que brilla con fosforescencia y es química y biológicamente inerte.
barra de luz infrarroja.
