Hackmanit - jedinečný drahokam … a dozimetr

Hackmanit je zajímavý minerál. Mění totiž svou barvu poté, co byl vystaven ultrafialovému záření - a dokonce také radioaktivitě, jak se nedávno ukázalo. 

Hackmanit se dnes používá k výrobě exotických šperků, které mění barvu poté, co se ocitly na sluníčku. Jeho citlivost k okolnímu ionizujícímu záření z něj ale dělá také jednoduchý a přírodní dozimetr.  

Hackmanit

Hackmanit vzniká metamorfózou jiného minerálu, většinou špátu. Obvykle se vyskytuje v místech, kde je alkalická hornina po dlouhou dobu (často miliony roků) vystavena vysokým tlakům a vysokým teplotám.

Jeho souhrnný chemický vzorec odpovídá Na8Al6Si6O24(Cl2,S). Skládá se tedy z atomů hliníku, chloru, sodíku, křemíku, kyslíku a síry. 

Nejzajímavější vlastností tohoto vzácného minerálu je tenebrescence - vratný fotochromatismus. Touto vlastností se hackmanit liší od některých jiných vzácných minerálů. Slunečního záření v něm totiž barvu vytváří, zatímco běžné minerály působením slunečního světla spíše blednou. Stává se to u materiálů, které za svou barvu vděčí mikroskopickým chybám v krystalické mřížce. Vlivem silného záření a vyšší teploty se může jejich krystalická mřížka regenerovat, takže kámen svou barvu ztrácí. 

Změna barvy

Hackmanit může mít (v závislosti na okolních podmínkách) různé barvy - může být bílý, fialový, růžový, namodralý nebo šedý a dokonce také žlutý. 

U hackmanitu jsou barevné změny způsobeny samotnou vnitřní strukturou krystalické mřížky komplikovaného minerálu. Při ozáření energetickým elektromagnetickým zářením (například ultrafialové světlo) se z části atomů v krystalické mřížce uvolňují valenční elektrony, které pak mají tendenci pohlcovat světlo určité vlnové délky. Krystal se pak následně zdá mít komplementární (opačnou) barvu. Krystal hackmanitu pohlcující zelenou část spektra, se tedy zdá být růžový. 

Když se hackmanit poprvé dostane na světlo (hned po vytěžení z horniny) je ovšem úplně nenápadný - bílý nebo lehce šedivý. Kámen mění barvu až poté, co byl vystaven slunečnímu záření nebo jiným formám UV záření. Intenzita této změny barvy závisí na intenzitě a trvání ozáření. Díky jiné vlastnosti, fosforescenci, vyzařuje světlo také krátce po něm. Po nějaké době se pak vrací do původního bezbarvého stavu. 

Hackmanit - jedinečný dozimetr

Účinek je ještě silnější při použití zdroje rentgenového záření, pod jehož vlivem se barva kamene mění na intenzivně fialovou už během desetin sekundy. 

Toho si všimli finští vědci, kteří v roce 2022 vydali publikaci o použití hackmanitu coby přírodního detektoru ionizujícího záření (lidově nazývaného “radioaktivita”). 

Stejně jako ultrafialové záření, způsobuje ionizující záření vratné zbarvení minerálu. Na rozdíl od UV světla ale radiace vytváří v materiálu dokonce drobné a nevratné škody, takže si kámen vliv radiace … pamatuje - i když se po nějaké době vrací do svého původního bezbarvého stavu. 

Hackmanit se tedy dá používat jako poměrně levný, přírodní dozimetr, tedy zařízení k měření dávek ionizujícího záření. 

Princip dozimetru 

… dozimetr pracuje na principu změny určité aktivní látky. Tou může být aktivní vrstva, která se sama působením ionizujícího záření nevratně mění - nebo naopak jen vysílá signál, který se registruje a vyhodnocuje. 

Látky, které se dnes používají jako aktivní vrstvy v dozimetrech, jsou často toxické nebo se nedají použít opakovaně, protože změny v nich probíhají nevratně. U hackmanitu toxičnost nehrozí.