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Natürlicheres Licht dank Silberclustern

Das internationale Team des von der EU finanzierten SACS-Projekts hat nun die Ergebnisse seiner Studie veröffentlicht. Diese stellen eine viel versprechende Lösung zur Eliminierung der toxischen und teuren Phosphorformen, die in Leuchtstofflampen verwendet werden, dar.
Natürlicheres Licht dank Silberclustern
Dank einer neuen Studie, die ein Materialwissenschaftler der Queen Mary University of London (QMUL) und Mitglied des SACS-Projektkonsortiums durchgeführt hat, könnte das teure und toxische in vielen Leuchtstofflampen verwendete Phosphor eventuell bald ersetzt werden.

Einem Artikel in der Fachzeitschrift „Nature Materials“ zufolge konnte das Projektteam ein Zeolith-Mineral so modifizieren, dass es winzige Cluster von Silberatomen aufnahm. Es zeigte sich, dass winzige Silbercluster dieser Größenordnung (mit weniger als zehn Atomen) tatsächlich Licht emittieren können.

Dr. Oliver Fenwick von der School of Engineering and Materials Science der QMUL und Hauptautor der Studie: „Wir haben bewiesen, dass Silberatome mit einer bis dato undokumentierten Präzision in der porösen Struktur von den als Zeolithe bekannten Mineralien angeordnet werden können. Dies ermöglichte es uns, die Eigenschaften der Silbercluster ganz präzise an unser Ziel – die Entwicklung einer effizienten Phosphorform – anzupassen.“

Die Ergebnisse dieser Studie legen nicht nur den Grundstein für die Entwicklung energieeffizienterer Lichtsysteme, sondern möglicherweise auch für neue Lösungen in anderen Bereichen wie dem Gesundheitssystem und den Biowissenschaften. „Da diese Materialien äußerst effizient sind und zudem eine preiswerte, skalierbare Synthese ermöglichen, bieten sie ein hohes Potenzial zum Einsatz als Leuchtstoffe in Leuchtstofflampen, LEDs sowie in bildgebenden Verfahren im Bereich der Biologie – z. B. zur Darstellung von Tumoren oder der Zellteilung“, führt er weiter aus.

Die über eine poröse Struktur verfügenden Zeolithe sind natürliche Mineralien, die aber auch synthetisch und zur industriellen Vermarktung produziert werden können. Sie verfügen über ein stabiles, symmetrisches Gerüst das auf Molekülebene aus Hohlräumen und Kanälen besteht. In der Natur kommen in etwa 40 Zeolithe vor, doch Wissenschaftler haben mittlerweile dutzende künstliche und synthetische Zeolithe (insgesamt circa 150) entwickelt, die in vielen Produkten des täglichen Gebrauchs zu finden sind. Dazu zählen beispielsweise Waschmittel, Wasserenthärter und -filter, Geruchsneutralisierer sowie Einstreuprodukte für Tiere.

Durch Veränderungen an den Zeolithporen gelang es den Forschern, die Eigenschaften der Silbercluster an ihre Anforderungen anzupassen. Aufgrund dieser Veränderung der Zeolithbasis konnten Sie eine Lumineszenzeffizienz von nahezu 100 % erreichen – ein äußerst viel versprechendes Ergebnis. Neben Silber testeten die Forscher auch weitere Metalle auf ihr Potenzial zur Verwendung als Leuchtstoff hin. Das Projektteam konnte dabei erfolgreich lumineszierende Mangan-, Blei- und Goldcluster bilden.

Aktuell arbeiten die Projektteilnehmer zusammen mit ihrem Industriepartner Philips Lightning an der Entwicklung eines Lampenprototyps mit silberhaltigen Zeolithen, der die Basis für eine ganz neue Generation an Lichtsystemen darstellen könnte. Die vom SACS-Projektteam entwickelten neuen Phosphorformen werden die Entwicklung neuer künstlicher Lichtquellen ermöglichen, deren emittiertes Licht natürlichem Licht sehr nahe kommt. Darüber hinaus weisen diese das Potenzial auf, die Leistung von auf seltenen natürlichen Mineralien basierenden Phosphorformen zu übertreffen, die aufgrund von einschränkenden EU-Regulierungen und aus geopolitischen Gründen in immer geringerem Umfang verfügbar sind.

Da die Phosphorformen, die vom SACS-Team entwickelt werden, stabile, robuste und nicht toxische Materialien auf anorganischer Basis sind, können sie nicht nur problemlos recycelt und wiederverwendet werden, sondern sie stellen auch eine unabhängigere und sicherere Phosphorquelle für Europa dar.

Weitere Informationen finden Sie auf:
Projektwebsite

Quelle: Gestützt auf Projektinformationen

Verwandte Informationen

Datensatznummer: 125599 / Zuletzt geändert am: 2016-06-22
Kategorie: Wissenschaftliche Fortschritte
Anbieter: ec