16.12.2020

Licht-Materie-Interaktion maßgeschneidert

Optische Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanokolloiden beleuchtet.

Nanomaterialien wie Kohlenstoff-Nanokolloide (CNC) erlauben es, Licht-Materie-Wechselwirkungen maßzuschneidern. Dies wird in zukünftigen technologischen Anwendungen eine wichtige technologische Rolle spielen – dies auch aufgrund ihrer Nachhaltig­keit, da sie helfen giftige Abfälle und übermäßigen Verbrauch von Ressourcen zu vermeiden. Erschwert wurde deren Einsatz bisher, weil CNCs aufgrund ihrer Hetero­genität im angeregten Zustand nicht einheitlich beschrieben werden konnten. 
 

Abb.: Dirk Guldi vom Lehrstuhl für physikalische Chemie an der FAU (Bild: FAU...
Abb.: Dirk Guldi vom Lehrstuhl für physikalische Chemie an der FAU (Bild: FAU / E. Malter)

Einem internationalen Forschungsteam, darunter auch  Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) unter Leitung von Dirk M. Guldi vom Lehrstuhl für Physikalische Chemie I, ist es gelungen, grund­legende Probleme im Zusammenhang mit der Photophysik und Photo­chemie von Kohlenstoff-Nanokolloide (CNC) auszumachen und mögliche Richtungen für die Forschung an dieser leicht verfügbaren, ungiftigen und anpassbaren Klasse von Nanomaterialien aufzuzeigen. 

Kohlenstoff-Nanokolloide sind sehr heterogene Materialien. Sie sind kleinste Partikel auf Kohlenstoff-Basis mit Abmessungen unter zehn Nanometern. Das Fehlen eines einheitlichen Bildes, welches ihre Eigenschaften im angeregten Zustand beschreibt, erschwert ihre technologische, ökologische und biomedizinische Anwendung. Aber insbesondere ihre Photo­lumineszenz, das Abstrahlen von Licht nach der Absorption von Licht­teilchen, macht sie etwa für technologische oder biomedizinische Anwendungen interessant. So gehen die Forscher zum Beispiel davon aus, dass das Hinzufügen einer Lösung ein Nach­leuchten von CNC nach Bestrahlung, also die Phosphoreszenz dieser Teilchen, erleichtert. 

Die Ergebnisse des internationalen Teams dienen als Grundlage um CNCs für den technologischen Einsatz nutzbar zu machen. Die FAU kooperierte für die Untersuchung mit den Universitäten Triest, Hongkong sowie Michigan und Buenos Aires, der Universität ITMO in Sankt Petersburg, dem Zentrum für funktionelle Photonik in Hongkong sowie dem Zentrum für kooperative Forschung in Biomaterialien und der Baskischen Stiftung für Wissenschaften von Ikerbasque.

FAU / DE
 

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