Faszination Technik Wie ein breites Spektrum an Fluoreszenzfarben einfach herstellbar ist

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ETH Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: ein Baukastensystem, das zur Herstellung von Fluoreszenzfarben Algorithmen künstlicher Intelligenz nutzt.

Organische, also Kohlenstoff enthaltende Moleküle, die nach entsprechender Anregung farbiges Licht aussenden, werden derzeit weltweit intensiv erforscht und entwickelt. Während bei organischen Fluoreszenzfarbstoffen bisher präzise Farbabstufungen meist durch das Mischen verschiedener Moleküle erzielt worden sind, haben Forschende der ETH- Zürich bereits 2021 einen Ansatz entwickelt, bei dem durch chemische Anpassungen in einem Molekül eine Palette verschiedenster Farben erzeugt werden kann. Sie zeigten, dass die Fluoreszenzfarbe nicht nur von der Struktur der Kettenglieder und -enden abhängt, sondern auch von der Anzahl der Kettenglieder.

Ein Baukastensystem zur Farbkreation

Die Forschenden der ETH Zürich haben nun ein Baukastensystem entwickelt, mit dem polymere Fluoreszenzfarben in einem breiten Spektrum verhältnismäßig einfach und kostengünstig herstellbar sind. Inklusive Rot, dessen Herstellung bisher als schwierig galt. Ihre Farbmoleküle bestehen je nach Farbe aus verschiedenen Untereinheiten mit unterschiedlicher Kettengliederanzahl. Darüber hinaus entwickelte das Team zusammen mit Wissenschaftlern der RMIT University in Melbourne Algorithmen der Künstlichen Intelligenz, die bei der Entscheidung helfen, welche Moleküluntereinheiten in welcher Zahl für einen bestimmte Farbe nötig sind.

Einsatz in Sicherheitstinten oder OLEDs

Zu möglichen Anwendungen der Fluoreszenzfarben gehören UV-​aktivierbare Sicherheitstinten für Geldscheine, Zertifikate und Pässe oder zur Verschlüsselung von Informationen. Mit der Methode lassen sich auch Tinten herstellen, die deren Farbe nach längerer UV-​Bestrahlung ändert. In ihrer neuen Arbeit, welche die Wissenschafter:innen in der Fachzeitschrift Chem veröffentlichten, zeigten sie das am Beispiel zweier anfänglich rot fluoreszierender Farben, von denen die eine nach mehrminütiger UV-​Bestrahlung blau leuchtet, die andere rot bleibt. Diese Eigenschaft kann ebenfalls für Sicherheitsmerkmale verwendet werden. Weitere Anwendungen für die neuen Fluoreszenzfarben sind in Solarkraftwerken, oder man könnte sie dereinst mit halbleitenden Molekülen kombinieren um damit kostengünstige organische Leuchtdioden (OLED) für Bildschirme herzustellen.

Zur Originalpublikation in der Fachzeitschrift Chem

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