Ein Weg zu neuen Leuchtkörpern

( Vortrag von Patrick Höss)

Am 3.Februar 05 besuchte uns Patrick Höss, ehemaliger Schüler von Manfred Riese, Diplom-Geologe und nun Forscher im Institut für Festkörperchemie an der Universität Stuttgart. Er hielt in den neugestalteten Biologie-Praktikumsräumen einen Vortrag über seine Arbeiten an zukünftigen festen Leuchtstoffen.

Was sind Leuchtkörper?
Zunächst erklärte er uns den Begriff Festkörper und leitete dann zu den Quarzkristallen über. Kristalle sind wegen der regelmäßigen Atomanordnung im Tetraeder besonders fest. Der Quarzkristall ist ein gutes Beispiel und weit verbreitet. Er schwingt bei angelegtem Strom (Piezoelektrizität). Durch die geringe thermische Ausdehnung von Quarz sind zum Beispiel Quarzuhren sehr genau.

Leuchtstoffe in der Natur
Jeder kennt einen natürlichen Leuchtstoff: das Luciferin des Glühwürmchens. Doch das Leuchten entsteht durch komplexe Reaktionen, bei denen Enzyme eine wichtige Rolle spielen. Dadurch ist dieser Leuchtstoff für die Technik kaum nutzbar.
Durch Forschungen hat man herausgefunden, dass unter der UV-Lampe z.B. der Fluorit blau und der Calcit rot leuchtet. Es ist kaltes Licht, denn es entsteht keine Wärme wie man es von üblichem Licht, wie z.B. bei einer Glühbirne kennt.

Licht in Festkörpern
Das Licht in Festkörpern entsteht erst dann, wenn der Stoff mit einem Lanthanoid dotiert wurde. Wenn jetzt das UV-Licht auf das Lanthanoidatom trifft, wird dieses angeregt und steigt in eine höheres Energieniveau. Beim Zurückfallen entsteht Energie in Form von Licht. Da das Licht im sichtbaren Spektrum liegen muss sind nicht alle Festkörper dafür geeignet.

Lanthanoide (Lichtbringer)
Die Lanthanoide sind den Elementen der dritten Hauptgruppe sehr ähnlich, deshalb wurden sie nach dem Lanthan genannt.

Leuchtstoffe im Alltag
Das beste Beispiel für die Anwendung von Leuchtstoffen hat jeder zuhause: das Fernsehgerät.
Wenn man sich die Vergrößerung des Bildes genau ansieht, entdeckt man grüne, rote und blaue Punkte, die Leuchtstoffe.
Aber man muss hier statt G E L B    G R Ü N verwenden, weil gelb bisher nur schwer bis gar nicht herstellbar ist.
Die Kristalle wurden mit verschiedenen Lanthanoiden wie Europium³ + - Ionen dotiert.

Herstellung im Labor
Leuchtstoffe werden durch Fest-Fest-Reaktionen hergestellt. Die Stoffe werden ungefähr sieben Tage bei 450°C-3000°C im Muffelofen erhitzt. Danach müssen sie unter Schutzgas gelagert werden.

Was bringt die Zukunft?
In Zukunft soll der Einfluss des Wirtsgitters in Art und Intensität genauer erforscht werden. Es wird noch nach neuen Leuchtstoffen, z.B. gelb gesucht. Die Verminderung des Nachleuchteffekts und das Simulieren von Tageslicht stehen auch auf dem Forschungsplan.

Jetzt konnten noch einige mitgebrachte Präparate aus nächster Nähe begutachtet werden. Schon wenige Körnchen der kostbaren Substanzen zeigten gute Leuchtkraft. Mit einigen Fragen zum Thema schloß diese von der Klasse 11c, von Chemikern der Stufe 12 und 13 einhellig hochgelobte Präsentation.