Chemiker lösen 150 Jahre altes Rätsel zu hellstem Material

Forscher der Indiana University haben das hellste bekannte fluoreszierende Material erzeugt. Dazu mussten sie allerdings erst einen Weg finden, um die fluoreszierende Leuchtkraft in eine feste Form zu bringen. Denn seit 150 Jahren sehen sich Forscher mit einem Problem konfrontiert: fluoreszierende Eigenschaften verlieren beim Transferieren von flüssiger in fester Form ihren Glanz. 

Die Chemiker haben nun herausgefunden, dass sich dies bei Anwendung eines bestimmten Moleküls verhindern lässt.

Schulter-an-Schulter

Das Problem des Leuchtverlusts wird als "Quenching" oder "Fluoreszenzlöschung" bezeichnet. In flüssiger Form werden die Moleküle von Fluorophoren durch Lösungsmittel getrennt. Werden mehrere Fluoreszenzfarben vermischt, um eine solide Form zu bilden, stehen sie allerdings zu dicht aneinander und stören sich gegenseitig. Dadurch wird der Fluoreszenz-Effekt geringer.

Laut dem Chemiker Amar Flood ist dieser Vorgang mit eng beieinander sitzenden Kindern vergleichbar, denen eine Geschichte vorgelesen wird und die aufgefordert werden, leise zu sein. Auch die Fluoreszenzfarben würden in einer soliden Form „Schulter-an-Schulter“ stehen und miteinander agieren und ihre individuelle Leuchtkraft verlieren. 

Farbloses Molekül

In der Vergangenheit haben Wissenschaftler Wege gefunden, diese Farben zu trennen. Dafür mussten sie der soliden Form jedoch künstliche Farben beimengen, wodurch der Glanz geschwächt wurde, wie Inverse schreibt. Das Team rund um Flood verwendet nun ein farbloses Molekül namens Cyanostar, um die Farbmoleküle beziehungsweise die positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen voneinander zu trennen.

Diese Moleküle werden in einem Molekülgerüst namens SMILES (small-molecule ionic isolation lattices) gestapelt und so beim Transferieren in solider Form getrennt gehalten. Mit dieser Entwicklung könnten mehr als 100.000 Fluoreszenzfarben, die bislnag nur in flüssiger Form geleuchtet haben, auch im festen Zustand künftig zum Strahlen gebracht werden. Anwendungen finden sich etwa im Bereich der medizinischen Diagnostik, der Solarenergie oder der Lasertechnologie.