રંગકેન્દ્રો (colour centres) : ઘન પદાર્થોના સ્ફટિક સ્વરૂપમાં તેમના પરમાણુઓની નિયમિત અને કેટલીક નિશ્ચિત ભૌમિતિક રચના. તે અનુસાર પરમાણુઓ નિયમિત રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે. તે રચનાઓને lattice structures કહેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે મીઠા(NaCl)ના સ્ફટિકમાં, તેનાં Na અને Cl પરમાણુઓ (વધુ ચોકસાઈથી કહીએ તો આયનો) વારાફરતી એક ઘનચતુષ્કોણ (cubic) સ્વરૂપનું lattice સર્જે છે. પરંતુ આ પ્રકારની નિયમિત ગોઠવણીમાં કોઈ કોઈ સ્થળે ‘ભંગાણ’ પડેલું પણ જણાય છે, જેને ક્ષતિ (defects) કહેવાય છે. Lattice defectsના બે બૃહત્ પ્રકારો ગણાય; એક તો વિસ્તૃત ક્ષતિ જેવી કે સ્તરભંગ એટલે કે dislocation અને બીજી બિંદુ સ્વરૂપની ક્ષતિઓ (point defects). આવી બિંદુવત્ ક્ષતિઓના સ્થાને, સ્ફટિકના પ્રકાર અને ક્ષતિના સ્વરૂપ અનુસાર વર્ણપટના નિશ્ચિત વિસ્તારમાં પ્રકાશનું શોષણ થઈ શકે અને આ શોષણને કારણે સામાન્ય રીતે રંગહીન સ્ફટિક, રંગ ધરાવતો જણાય, આ પ્રકારનાં ક્ષતિબિંદુઓ(point defects)ને રંગકેન્દ્રો એટલે કે colour centres કહેવાય છે.

એક સરળ ઉદાહરણ જોઈએ તો NaClના સ્ફટિકમાં જો કોઈ કોઈ બિંદુઓ, જ્યાં આયનની હોવી જોઈતી હયાતી ન હોય તો તે રિક્ત જગા (vacancy sites) બને. સમગ્ર સ્ફટિક વીજભારરહિત હોવો જોઈએ. અને આ કારણે આવાં સ્થાનો પર આયનને સ્થાને ઇલેક્ટ્રૉન જકડાયેલો રહે. સ્ફટિકમાં પ્રવર્તતા વિદ્યુતક્ષેત્રને કારણે આ ઇલેક્ટ્રૉન બંધિત અવસ્થામાં હોય છે અને ક્વૉન્ટમ પ્રણાલી અનુસાર આવા બંધિત ઇલેક્ટ્રૉન ઊર્જાના નિશ્ચિત સ્તરોમાં જ નિવાસ કરી શકે. ઊર્જાના આ સ્તરો વચ્ચે ઇલેક્ટ્રૉનના આવાગમનને કારણે આ સ્તરો વચ્ચેના ઊર્જાના તફાવત ΔEને અનુરૂપ (ΔE = hυ સમીકરણ અનુસાર) પ્રકાશી કણ, photonનું શોષણ થઈ શકે અને આ પ્રકારની ક્ષતિઓને કારણે સ્ફટિક વર્ણપટના આ વિસ્તારમાં પ્રકાશના શોષણને કારણે રંગીન જણાય. આ પ્રકારની ક્ષતિને કારણે સર્જાતાં રંગકેન્દ્રોને F centres કહેવાય છે. અન્ય પ્રકારની બિંદુસ્વરૂપ ક્ષતિઓને કારણે અન્ય પ્રકારનાં રંગકેન્દ્રો સર્જાઈ શકે.

NaClના સ્ફટિકમાં તેને સોડિયમ વાયુમાં રાખવાથી આ પ્રકારની ક્ષતિઓ સર્જાઈ શકે છે અને તે રાતો રંગ ધરાવતો બને છે. આ જ પ્રમાણે F centresને કારણે LiF ભૂરા રંગનો અને KCl નીલા રંગનો બને છે. સ્ફટિકની અંદર પ્રવર્તતા વિદ્યુતક્ષેત્રના સ્વરૂપને સમજવા માટે રંગકેન્દ્રોનો વર્ણપટીય અભ્યાસ ઘણો મહત્ત્વનો છે.

મૂલ્યવાન રત્નો પણ સ્ફટિક સ્વરૂપનાં હોય છે અને તેમાં સર્જાતાં રંગકેન્દ્રો અને તેમને કારણે સર્જાતા રંગો તેમને વધુ મૂલ્યવાન બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે જોઈએ તો હીરા(diamond)ના સ્ફટિકમાં કાર્બનના પરમાણુઓ ચતુષ્ફલકીય (tetrahedral) લેટિસમાં ગોઠવાયેલા હોય છે અને આવો આદર્શ સ્ફટિક રંગવિહીન અને સંપૂર્ણ પારદર્શક જણાય છે. પરંતુ જો આ રચનામાં કોઈ કોઈ સ્થાને કાર્બનના પરમાણુનું સ્થાન નાઇટ્રોજનના પરમાણુઓ લે તો તે હીરો પીળાશ પડતો રંગ ધરાવતો જણાય. આવા હીરાને Cape શ્રેણીના હીરા કહેવાય છે. હવે જો નાઇટ્રોજનના પરમાણુને બદલે બૉરૉનના પરમાણુ કાર્બન પરમાણુને સ્થાને આવેલ હોય તો તેવો હીરો ભૂરો રંગ ધરાવતો ઘણો મૂલ્યવાન હીરો બને છે.

કેટલાક પ્રકારની બિંદુવત્ ક્ષતિઓ અને તેને કારણે ઉદભવતાં રંગકેન્દ્ર, સ્ફટિક પર Xકિરણો કે પછી પરમાણુ રિઍક્ટર દ્વારા ઉત્સર્જિત વિકિરણોની અસર દ્વારા પણ સર્જી શકાય છે અને કેટલાંક રત્નોમાં આ પ્રકારે સર્જાતી અસર તેમના મૂલ્યવર્ધન માટેની પ્રક્રિયામાં વપરાય છે.

જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ