Gnistor är ett fascinerande fenomen som är välkänt från lägereldar, flintstenar och elektriska tomtebloss och andra pyrotekniska artiklar. Att titta närmare på gnistor avslöjar de begränsade färgerna i vilka de förekommer. Mörkröd-orange gnistor är kända från träkol, järnpulver leder till gula/gyllene gnistor, och hett brinnande elementära metallpulver som aluminium och titan kan bilda ljusa vita gnistor.

Färgen på gnistor domineras av svart kroppsstrålning. Följaktligen, gnistans temperatur styr dess emitterade våglängd. Olika färgade gnistor, t.ex. grön, blå, ljusröd/rosa är inte möjliga i fast tillstånd. För att få gnistor i dessa färger, gasfasförbränning krävs. I gasfasen, elementspecifik emission äger rum. I princip, hela spektrumet av färger kan uppnås, som känt från olika elements lågfärger. Tyvärr, även om få metaller som brinner i ångfasen är kända, de resulterande gnistorna är mycket korta, tjock och det visuella utseendet är dåligt. Detta förklaras lätt av metallens snabba avdunstning.

Forskare från Clausthal University of Technology (Tyskland) under ledning av prof. Eike G. Hübner sökte efter långa brinnande och intensivt färgade gnistor. Efter att ha övervägt den teoretiska bakgrunden, Förstaförfattaren Felix Lederle och Eike Hübner hittade en metall som borde bilda långbrännande gröna gnistor:erbium. Att använda erbiumpulver med en lämplig kornstorlek runt 80 mikron ledde oväntat till den första beskrivningen av färgskiftande gnistor som brinner i tre faser och slutlig förgrening av gnistor. Resultaten har nyligen publicerats som ett mycket viktigt inslag i papper och omslag i European Journal of Inorganic Chemistry .

Gnistans faser förklaras lätt av en svalare startfas, som uppvisar svartkroppsutsläpp (orange-vit), en mycket het fas som leder till ångfasförbränning och intensiva gröna utsläpp av erbiummonoxid i gasfasen, och slutligen en tredje fas baserad på utsläpp från svarta kroppar, på nytt. De olika faserna av gnistan har analyserats med tidsupplösta emissionsspektra i samarbete med Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institute, Goslar (Tyskland) av medförfattaren Jannis Koch.

Ytterligare experiment utfördes med andra material såsom tellur för blått och natriumindränkt kiseldioxidpulver för gula gnistor.

De färgskiftande erbiumgnistorna presenterar en långflygande, ljust och intensivt färgat utseende, och kan tillåta tillverkning av tomtebloss och andra pyrotekniska anordningar i exotiska färger. Vidare, undersökningarna kan vara till hjälp för ljusa bloss och signalanordningar.

I slutet av deras publicering, forskarna presenterar den första rökfria inomhusfontänen baserad på färgskiftande erbiumgnistor och andra ovanliga kompositioner, som en fontän med mörkröda gnistor baserad på diamantpulver.