Quantifizierte Quantenausbeute
Verbundprojekt entwickelt neue Verfahren zur Charakterisierung lumineszenter Materialien.
Leuchtende Materialien kommen in der Medizintechnik bei diagnostischen Verfahren zum Einsatz, in der Photovoltaik, bei Sicherheitscodes auf Geldscheinen, in den Displays von LED- oder OLED-Fernsehern, Smartphones oder E-Book-Readern und in der Beleuchtungstechnik. Dabei geht der Trend von Partikeln im Mikrometerbereich zu solchen in Nanogröße, die besonders vorteilhafte Streueigenschaften besitzen und eine hohe Lichtausbeute erzielen. Entscheidend für alle Anwendungen dieser Materialien ist die Effizienz ihrer Photolumineszenz, kurz: ihre Leuchtkraft. Ein direktes Maß dafür ist die Zahl der Photonen, die die Partikel emittieren im Vergleich zu denen, die sie absorbieren. Diese Quantenausbeute bestimmt die Helligkeit der Substanzen. Sie ist damit für Unternehmen, die die Materialien herstellen oder anwenden, ein entscheidendes Indiz, um die Qualität, Performance und Eignung verschiedener leuchtender Partikel bewerten und miteinander vergleichen zu können.
Zur Bestimmung der Quantenausbeute, die von vielen äußeren Faktoren wie der Temperatur oder dem umgebenden Medium abhängt, existiert bislang jedoch nur eine einzige internationale Norm. Diese deckt nur vergleichsweise einfach zu messende Proben ab. Kompliziertere Messungen an streuenden Partikeln werden nicht erfasst. Gerade diese Materialien aber sind verstärkt für industrielle Anwendungen relevant. Das stellt Unternehmen, die leuchtende Funktionsmaterialien wie typische Leuchtstoffe und Konvertermaterialien herstellen oder im Bereich der Lichttechnik und Displaytechnologie anwenden, zunehmend vor Probleme. Gerade sie benötigen für die Qualitäts- und Produktkontrolle zuverlässige Methoden zur Bestimmung der Quantenausbeute. Diese Methoden selbst zu entwickeln, würde selbst große Unternehmen überfordern.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) forscht seit vielen Jahren zu lumineszenten Materialien, entwickelt Referenzmethoden und -materialien in dem Bereich und stellt Referenzdaten bereit. Jetzt startet die BAM ein Verbundprojekt, das wissenschaftliche Erkenntnisse schnell in die Normung und damit in die Anwendung bringen soll. Finanziert wird das Vorhaben vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des Förderprogramms „Wissens- und Technologietransfer durch Patente und Normen“. In Kooperation mit der Schott AG wird die BAM verlässliche Methoden zur Ermittlung der Quantenausbeute lumineszenter Partikel entwickeln. Ausgewählt wurden dazu zunächst wirtschaftlich besonders interessante Substanzen: Neuartige Konvertermaterialien, die etwa im Zusammenspiel von blauem Laser- und LED-Licht Autoscheinwerfen eine sehr hohe Lichtausbeute sowie gleichzeitig eine angenehme optische Wahrnehmung verleihen. Diese Materialien werden in der Industrie für viele verschiedene Anwendungen intensiv nachgefragt.
Die Schott AG wird dazu lumineszente Materialien direkt aus der Anwendung zur Verfügung stellen und gemeinsam mit der BAM Messprozeduren entwickeln, die für eine industrielle Prozesskontrolle geeignet sind. Diese Messvorschriften sollen standardisierbar sein, damit sie zeitnah in die internationale Normung überführt werden können. „Mit dem Verbundprojekt wollen wir eine wichtige Lücke schließen, um mittelfristig die Marktposition deutscher Unternehmen in dem Bereich zu stärken“, so Ute Resch-Genger von der BAM, die das Vorhaben leitet.
BAM / JOL
