Langes Nachleuchten organischer Moleküle

Leuchtstreifen können im Dunkeln einen Weg zum Ausgang weisen. Die meist verwendete Leuchtfarbe besteht aus relativ teuren Materialien wie Strontiumaluminiumoxid mit Zusätzen aus Europium und Dysprosium. Viel günstiger ließen sich solche Leuchtfarben in Zukunft aus organischen Verbindungen herstellen: Wissenschaftler entdeckten, dass dünne, transparente Schichten aus zwei lichtaktiven Molekülen länger als eine Stunde phosphoreszieren können. Anwendungen sehen die Forscher nicht nur in Leuchtfarben, sondern auch in selbstleuchtenden Fenstern und Vorhängen oder im Markieren von Biomolekülen, wie sie nun in der Fachzeitschrift „Nature“ berichten.

Auf der linken Seite ist das neue Material als Kreis zu sehen, oben unangestrahlt, unten nach der Bestrahlung grün leuchtend; in der Mitte Kreis mit plus und minus, die die elektrische Ladung des Materials anzeigen, rechts chemische Verbindung des Materials
Aufbau und Wirkweise des neuen Materials

„Unsere Materialmischung speichert Energie in Form von elektrischen Ladungen, die räumlich weit voneinander getrennt werden“, sagt Ryota Kabe von der Kyushu Universität in Fukuoka. Zusammen mit seinem Kollegen Chihaya Adachi griff er zu zwei lichtaktiven organischen Verbindungen, die auch für organische Solarzellen genutzt werden: Tetramythylbenzidin und ein spezielles Thiophen. Die Forscher mischten beide Substanzen und trugen die Mischung auf einen Glasträger in dünnen Schichten auf, die sie kurz auf 250 Grad Celsius aufheizten und danach auf Raumtemperatur abkühlten.

Diese lichtaktive Schicht bestrahlte das Team mit ultraviolettem Licht. Die Materialmischung absorbierte daraufhin die Lichtwellen, wobei freie Ladungsträger – Elektronen und Elektronenlöcher – entstanden. Diese Ladungsträger breiteten sich über das Material aus und vereinigten sich danach über einen längeren Zeitraum. Durch diese Rekombination sendete die Schicht länger als eine Stunde lang grünes Licht aus. Herkömmliche Leuchtstreifen schaffen bis zu zehn Stunden.

Im Vergleich zu den bisher verwendeten anorganischen Leuchtfarben aus Strontiumaluminiumoxid lassen sich die organischen Substanzen in sehr dünnen und damit durchsichtigen Schichten auftragen. So ließen sich prinzipiell auch Fenster mit diesen phosphoreszierenden Substanzen beschichten. Wichtiger schätzen die Forscher allerdings die geringeren Fertigungskosten ein. In weiteren Experimenten wollen sie die Leuchtdauer mit optimierten Materialmischungen noch deutlich verlängern.