Materialforschung Forscher bringen organische Substanz zum Leuchten

Sie sind günstig herzustellen und brauchen keine wertvollen Rohstoffe. Japanische Forscher haben neue Materialien entwickelt, die lange nachleuchten. In der Medizin könnten sie als Biomarker für lebende Organismen dienen.

Beispiele für neu entwickelte Leuchtsubstanzen
DPA/ Ryota Kabe

Beispiele für neu entwickelte Leuchtsubstanzen


Material, das nachleuchtet gibt es schon lange. Es wird etwa bei Uhren eingesetzt, um Zifferblatt und Zeiger bei Dunkelheit sichtbar zu machen. Oder auch für die Kennzeichnung von Notausgängen.

Forscher aus Japan haben solche Materialien nun weiterentwickelt: Sie haben eine lange nachleuchtende, organische Substanz ausgearbeitet, die relativ einfach herzustellen ist und zudem neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.

Im Vergleich zu Materialien, die für Zifferblätter eingesetzt werden, benötigt die neue Kombination zweier Moleküle keine Metalle der Seltenen Erden und keinen Herstellungsprozess bei mehr als tausend Grad Celsius. Dies könne Kosten senken und völlig neue Anwendungen etwa in der biologischen Forschung eröffnen, schreiben Ryota Kabe und Chihaya Adachi von der Kyushu University in Fukuoka in der Fachzeitschrift "Nature".

Normales Umgebungslicht reicht

Dass organische Substanzen nachleuchten können, war schon bekannt. Doch der Effekt verblasst nach wenigen Minuten, da die Energie für das Licht direkt auf dem Molekül gespeichert wird. "Im Gegensatz dazu speichern unsere Mixturen die Energie in elektrischen Ladungen, die über eine längere Distanz getrennt sind", wird Kabe in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. Dies verlangsame den Energiestrom stark und erleichtere ein Nachleuchten von mehr als einer Stunde.

Die Forscher kombinierten eine Form von Tetramethylbenzidin (TMB) mit dem Dibenzothiophen PPT, bei dem durch einfallendes Licht elektrische Ladungsträger getrennt werden. Die Elektronen werden zunächst in den kleinen TMB-Inseln gespeichert. Nach und nach kehren sie zurück und regen dann das Aussenden von Licht an - das Nachleuchten.

Gegenüber bisherigen organischen Leuchtmaterialien hat die neue Stoffkombination zum einen den Vorteil, dass sie keine starke Lichtquelle benötigt, normales Umgebungslicht genügt. Zum anderen funktioniert das Kombi-Material bei Raumtemperatur - bislang waren sehr niedrige Temperaturen nötig.

Pulverförmige Materialien TMB und PPT
DPA/ Ryota Kabe

Pulverförmige Materialien TMB und PPT

Standardmäßig wird für nachleuchtende Farben Strontium-Aluminiumoxid verwendet, ergänzt um kleine Mengen Seltener Erden. Im Vergleich dazu braucht die PPT-TMB-Verbindung keine hohen Temperaturen bei der Herstellung, keine teuren Metalle und sie ist durchsichtig. Allerdings leuchtet Strontium-Aluminiumoxid mit etwa zehn Stunden erheblich länger nach als die neue Substanz.

Schutz vor Sauerstoff notwendig

Ähnlich wie organische Leuchtdioden (OLED) muss auch die PPT-TMB-Verbindung vor Luftsauerstoff geschützt werden, um ihre volle Wirkung zu entfalten. In den Versuchen von Kabe und Adachi übernahm Stickstoff diese Rolle. Die Wissenschaftler forschen nun weiter. Als künftige Anwendungsbereiche für ihre PPT-TMB-Verbindung nennen sie Textilien, Fenster, Farben, Fahrbahnmarkierungen sowie Biomarker für lebende Organismen.

Vor allem Letzteres unterstreicht Alexander Colsmann vom Lichttechnischen Institut des Karlsruhe Institute of Technology (KIT), der nicht an der Studie beteiligt war. "Die Studie ist insgesamt ein wichtiger Beitrag zur Entwicklung der organischen Elektronik", betont Colsmann. Sie füge sich gut ein in den Werkzeugkasten, mit dem flexible und druckbare Elektronik hergestellt werden könne. Dazu gehören bereits organische Leuchtdioden und organische Solarzellen. Auch die Durchsichtigkeit der Verbindung könnte wichtig sein, wenn man sie etwa in Glasfassaden integrieren würde.

joe/dpa



zum Forum...
Sagen Sie Ihre Meinung!

© SPIEGEL ONLINE 2017
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH


TOP
Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.