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Innovative Verbindungen für optische Sensoren

Im Rahmen des OPAMD-Projekts, während dem kostengünstige und umweltfreundliche optische Sensoren entwickelt werden sollten, wurde ein neuartiges photolumineszentes Polymer hergestellt.

Industrielle Technologien

Unter den verschiedenen bisher verwendeten Methoden zur Detektion von nitroaromatischen Verbindungen wie Sprengstoffen und Herbiziden stellt die Fluoreszenzlöschung den vielversprechendsten Lösungsansatz für die nächste Generation optischer Sensoren dar. Die Fluoreszenzlöschung bezeichnet die Abnahme der Fluoreszenzintensität bestimmter Materialien, die spezielle Verbindungen enthalten, welche Ladungsträger transportieren können oder aber zur Emission von Licht fähig sind. Zur Identifizierung der Anwesenheit nitroaromatischer Verbindungen durch eine unzweifelhaft unterscheidbare Änderung in ihrer Photolumineszenz ist die Verwendung einer Reihe anorganischer Materialien möglich. Da organische molekulare Materialien leichter und kostengünstiger herzustellen sind, wächst das Interesse daran, die bisher in optischen Sensoren verwendeten anorganischen Materialien durch organische zu ersetzen. Während des OPAMD-Projekts ist es den Wissenschaftlern in den Forschungseinrichtungen der Thales Research & Technology in Frankreich gelungen, aus dem aromatischen Monomer Styren (PST-NI) ein molekular funktionalisiertes Polymer zu synthetisieren. Durch Anhängen von Naphthalimidfarbstoff-Gruppen an Polystyren wurde in dünnen Schichten eine Fluoreszenzquantenausbeute von bis zu 60\;% erreicht. Ähnliche spektroskopische Eigenschaften konnten für Lösungen beobachtet werden, was darauf hindeutet, dass zwischen den polymeren Seitenketten keine Wechselwirkungen auftreten. Die Absorptions- und Fluoreszenzspektren von PST-NI wurden darüber hinaus nach Zugabe verschiedener organischer Pigmente untersucht. Nach Hinzufügen von Chinacridon und Perylenimid war es möglich, eine Verschiebung der Intensitätsspitze der Fluoreszenz in Richtung des grünen beziehungsweisen roten Bereichs des sichtbaren Spektrums zu beobachten. Zusätzlich wurden die Fluoreszenzlebensdauern von PST-NI unter Anwesenheit von nitroaromatischen Verbindungen wie 2,4-Dinitrotoluol (DNT) sowie ohne zusätzliche nitroaromatische Verbindungen gemessen. Die Abnahme in der Fluoreszenzintensität nach Kontakt mit DNT für einen Zeitraum von mehreren Minuten blieb bei einem Wert unterhalb von 50\;%, was diese polymeren Materialien für die Anwendung in Sensoren besonders interessant macht.

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