Kann Graphen auch Licht emittieren?


Einer Gruppe spanischer Wissenschaftler von der Universität Cordoba ist es gelungen, Graphen zum Leuchten zu bringen.

Lumineszierende Materialien können sichtbares Licht aus Energie emittieren

In einer Studie der Forschungsgruppe FQM-346 am Institut für organische Chemie der Universität Córdoba ist es gelungen, Lumineszenz in Graphen einzubauen. Dies war zwar schon früher versucht worden, aber alle bisherigen Versuche waren erfolglos geblieben.

Dieses Material, das leichter als Aluminium, härter als Diamant, elastischer als Gummi und widerstandsfähiger als Stahl ist, verhält sich wie ein hervorragender Wärme- und Stromleiter. Aufgrund dieser besonderen Eigenschaften wird es eine wichtige Rolle bei künftigen technologischen Fortschritten in Bereichen wie Forschung, Elektronik, Computer und Medizin spielen.

Nun haben Forscher einen Weg gefunden, dieses Material zum Leuchten zu bringen - eine Eigenschaft, die ihm bisher fehlte und die ihm nun ein neues Anwendungsfeld eröffnet.

Laut Professor Francisco José Romero Salguero, einem der Autoren der Studie, ist Lumineszenz eine Eigenschaft einiger Stoffe, die es ihnen ermöglicht, Licht mit einer anderen Wellenlänge als der, die sie absorbieren, auszusenden. Mit anderen Worten, lumineszierende Materialien können aus Energie sichtbares Licht emittieren, eine Eigenschaft, die sie als Photokatalysatoren oder fluoreszierende Marker für die Visualisierung in Makromolekülen und biologischen Materialien nützlich macht.

In Sandwich-Form

Die Studie wurde in Chemistry veröffentlicht: A European Journal" veröffentlicht, die von den wichtigsten europäischen Chemiegesellschaften gesponsert wird und an der die UCO-Forscher Juan Amaro Gahete, César Jiménez-Sanchidrián und Dolores Esquivel zusammen mit einer anderen belgischen Forschergruppe beteiligt waren.

Das Besondere an Graphen ist seine hexagonale Struktur aus Kohlenstoffatomen, die aufgrund einer Art elektronischer Wolke in Form eines Sandwichs einen hohen Zusammenhalt aufweisen. Wenn die Verbindung zwischen den Atomen dieser Wolke unterbrochen wird, gehen laut Forscher Francisco Romero einige der Eigenschaften verloren.

Genau in der Überwindung dieses Hindernisses liegt der Erfolg der Forschung. Der Gruppe ist es gelungen, diesem Material Lumineszenz zu verleihen, ohne seine anderen Eigenschaften zu beeinträchtigen, so dass die Funktionalität seiner komplexen Struktur erhalten bleibt. Dazu haben sie Europium in das Graphen eingearbeitet, ein Metall, das sich perfekt mit den modifizierten Molekülen dieses Materials koordiniert und für seine Lumineszenzeigenschaften verantwortlich ist.

Weitere Forschung

Die Ergebnisse bieten unmittelbare Anwendungen, da dieses lumineszierende Graphen in biologischen Materialien und bei der Analyse von Gewebezellen eingesetzt werden kann. Die Forschung geht jedoch noch weiter. Die Tatsache, dass Europium verwendet wurde, "ist einfach ein Beweis für das Konzept", so César Jiménez-Sanchidrián, Professor an der Universität von Córdoba.

Die Studie öffnet die Tür zur Verwendung einer Vielzahl chemischer Elemente, die von nun an mit Graphen kombiniert werden könnten, um ihm neue Eigenschaften zu verleihen. Werden beispielsweise bestimmte Arten von Metallen integriert, könnte ein magnetisches Graphen entstehen.

Kurz gesagt, es handelt sich um eine Forschungslinie, an der diese Gruppe, die dem Universitätsinstitut für Nanochemie (IUNAN) und der Fakultät für Naturwissenschaften angehört, weiterarbeiten wird, um die Liste der Eigenschaften von Graphen um neue Eigenschaften zu erweitern und die Vielseitigkeit einer Substanz zu erhöhen, die mehr als vielversprechende Eigenschaften aufweist und bereits das Etikett "Material der Zukunft" verdient hat.