Lumineszenz: Neues Material strahlt bei Dunkelheit Infrarotlicht aus

Stoffe, die im Dunkeln leuchten, nachdem sie zuvor dem Tageslicht ausgesetzt waren, sind weit verbreitet. Wie lange sie leuchten, hängt dabei normalerweise von der Dauer der Sonneneinstrahlung ab. US-Wissenschaftler haben ein Material entwickelt, das im Dunkeln Licht im nahen Infrarotbereich (NIR) ausstrahlt. Nach einer Minute in der Sonne soll es tagelang leuchten.

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Das Logo der Universität von Georgia leuchtet im Infratrotbereich. (Bild: Zhengwei Pan/UGA)

Ausgangspunkt für die Forscher um Zhengwei Pan von der Universität des US-Bundesstaates Georgia in Athens war ein dreiwertiges Chromion. Wenn dieses Licht ausgesetzt wird, werden seine Elektronen angeregt. Kehren sie in den Grundzustand zurück, geben sie Energie in Form von NIR-Licht ab. Das geschieht allerdings in einigen Millisekunden.

Labyrinth fängt Energie

Die Forscher haben deshalb eine Art Labyrinth konstruiert, eine Matrix aus Zink und Gallogermanat. Darin wird die Energie gespeichert, die die Elektronen freisetzen, und dann wieder an die Chromionen abgegeben. So strahlt der Stoff dauerhaft NIR-Licht aus.

Nachdem das Material einige Sekunden bis Minuten lang durch die Sonne aktiviert worden sei, könnte es bis zu zwei Wochen lang dauerhaft Licht im NIR-Spektrum emittieren, schreiben die Forscher im Fachmagazin Nature Materials. Selbst an einem bedeckten oder regnerischen Tag reiche das Licht aus, um es in kurzer Zeit zu laden, damit es lange strahlt.

Salzwasserfest

Da das Licht, das die Substanz emittiert, außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt, ist es nur mit einem speziellen Gerät zu sehen. Das Militär oder Strafverfolger könnten es beispielsweise einsetzen, um Orte zu markieren. Diese Markierung sei dann nur mit einem Nachtsichtgerät sichtbar. Da es salzwasserfest ist, kann es auch im Meer eingesetzt werden.

Andere Anwendungsmöglichkeiten sehen die Forscher um Pan in der Medizin: Der Stoff könnte in Nanopartikel, die sich an Krebszellen binden, eingearbeitet werden. So könnte Krebs im Körper gefunden werden, der sonst möglicherweise übersehen werde. Auch der Einsatz in Solarzellen sei denkbar, sagt Pan. "Dieses Material hat eine außergewöhnliche Fähigkeit, Energie einzufangen und zu speichern." Damit eigne es sich sehr gut dazu, Solarzellen deutlich effizienter zu machen.