Lichtwirbel – gerührt, nicht geschüttelt
Zirkular polarisierte Lumineszenz durch Rühren und Gelieren einer Farbstofflösung erzeugt.
In ein Gel eingeschlossene Farbstoffmoleküle senden kein „normales“, sondern zirkular polarisiertes Licht aus, wenn die Lösung beim Gelieren gerührt wurde , berichten Kunihiko Okano von der Tokyo University of Science und seine Kollegen. Gewöhnliches Licht einer Glühbirne hat keine Vorzugsrichtung der Schwingung. Es schwingt in allen Raumrichtungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts. Bei zirkular polarisiertem Licht schwingt die Lichtwelle wendelförmig, denn die Amplitude beschreibt einen Kreis um die Ausbreitungsachse. Dabei kann die Welle rechts herum oder links herum rotieren.
Abb.: Hydrogele mit dem eingebetteten Farbstoff Rhodamin B zeigen eine durch Rühren induzierte, zirkular polarisierte Lumineszenz (CPL), deren Drehsinn sich durch Umschalten der Rührrichtung vom Uhrzeigersinn (CW) in den Gegenuhrzeigersinn (CCW) steuern lässt. (Bild: K. Okano, Angew. Chem.)
Die Form und Ausrichtung von Molekülen kann die Schwingungsebene von Licht beeinflussen, wenn das Licht eine Substanz durchquert. Und so ist es auch nicht verwunderlich, dass manche Moleküle, die Licht aussenden, polarisiertes Licht abstrahlen können. Die Lumineszenz kann zirkular polarisiert sein, wenn die leuchtenden Molekülteile (Luminophore) helikal angeordnet sind.
Die japanischen Wissenschaftler von der Tokyo University of Science und dem Nara Institute of Science and Technology haben nun einen neuen Dreh gefunden, um zirkular polarisiertes Leuchten zu erzeugen: Einfach umrühren.
Was steckt dahinter? Das Rühren erzeugt in einer Flüssigkeit Wirbel, die Leuchtmoleküle in eine helikale Anordnung bringen können. Das Leuchten mit dem aufgezwungenen Drehsinn konnten die Forscher sogar konservieren, indem sie die Lösung mit den Leuchtmolekülen, einem grünen Rhodamin-Farbstoff, unter Rühren zum Gelieren brachten. Unterhalb einer bestimmten Temperatur lagern sich die Moleküle eines Geliermittels zu einem lockeren Netzwerk zusammen, in dessen Maschen sich die restliche Flüssigkeit befindet. Kühlt die Farbstofflösung mit einem geeigneten Geliermittel unter Rühren ab, bleibt die durch das Rühren erzeugte spirale Anordnung der Leuchtmoleküle auch im Gel erhalten. Je nachdem, ob links herum oder rechts herum gerührt, sendet das Gel rechts oder links zirkular polarisierte Lumineszenz aus. Ohne Rühren ist das ausgestrahlte Licht nicht polarisiert.
Angew. Chem. / PH
