Vom Lagerfeuer zur LED-Lampe

Was macht Leuchtmaterialien so interessant?
Vom Lagerfeuer zur LED-Lampe

von Angelika Lensen

Eine ganze Reihe lichtgebender Materialien setzen unseren Alltag buchstäblich ins Scheinwerferlicht. Aber diese Materialien können durchaus noch wirkungsvoller werden, meinen Wissenschaftler. Gleichzeitig hoffen sie, auch noch neue Materialien zu finden, die unser Leben noch ein wenig mehr erleichtern.

Ohne die Existenz lichtgebender Materialien wäre unsere Welt ein Stück dunkler und unpraktischer. Diese Materialien benutzen wir nicht nur in LED-Lampen und Leuchtstoffröhren, um unsere Häuser und Straßen zu beleuchten, sondern wir brauchen sie auch, um im Krankenhaus ein Röntgenbild zu machen. Vielseitige Stoffe also, und Wissenschaftler hoffen darauf, noch viele neue Anwendungsgebiete zu finden.

Wie funktionieren Leuchtmaterialien überhaupt?

Um die neuen Forschungen zu verstehen, müssen wir uns zunächst einmal ansehen, warum manche Materialien Licht ausstrahlen. Das kann verschiedene Gründe haben, aber es hat fast immer mit dem Energievermögen chemischer Elemente zu tun. Wenn man Lichtteilchen, sogenannte Photonen, mit viel Energie auf ein Element abfeuert, kann man dieses chemische Element auf eine höhere Energiestufe bringen. Das Element hat dann mehr Energie und das macht es instabil, so dass die Energie irgendwo hingehen muss. Um dieses Problem zu lösen, wird die Energie wieder freigesetzt in Form eines Photons. Diese Photonen haben eine bestimmte Wellenlänge und manchmal fällt diese Wellenlänge in das sichtbare Licht und so sehen wir dann eine Farbe. Wissenschaftler an der niederländischen Universität Utrecht versuchen bestehende Lichtquellen zu erforschen und neue Materialien zu entwerfen.

Was macht Leuchtmaterialien so interessant?

Schön ist einfach, dass man sie sehen kann. Sie sind schlichtweg sehr wichtig in unserem täglichen Leben. Die Wissenschaftler in Utrecht entwerfen sogar eigene Leuchtmaterialien, um lichtgebende Stoffe und Geräte zu verbessern. Dafür arbeiten sie meist mit Lanthanoiden. Das ist eine Gruppe chemischer Elemente, die sehr wirkungsvoll Licht aussenden. Diese vierzehn Elemente sind sehr vielseitig. Sie haben alle einzigartige Energiestufen, die es ihnen ermöglichen, viele verschiedene Farben auszustrahlen. Die Wissenschaftler schauen sich einfach die Energiewerte an und bestimmen, was sie für ihr Material benötigen. Sie stellen dann einen Kristall her, der aus einem gleichmäßigen Gitter aus gleichmäßig verteilten Atomen aufgebaut ist. Um ein leuchtendes Material zu erzeugen, ersetzen sie einige Prozent der Atome im Kristall durch ihre Ionen. Das muss sehr genau geschehen, denn wenn man zu viele Ionen in das Gitter steckt, beeinflussen sie sich gegenseitig und man bekommt weniger Licht. Und die Oberfläche des Kristalls muss perfekt sein, denn wenn sie Mängel aufweist, können sie die Photonen stibitzen und das Licht löschen.

Was können wir alles machen mit Leuchtstoffen?
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Was kommt nach der LED-Lampe?

Was Herausforderungen rundum die Anwendungen betrifft, ist die große Frage, was nach der LED-Lampe kommt. Diese Technologie ist schon so erfolgreich, dass es fraglich ist, ob sie noch weiter verbessert werden kann. Aber im Laufe der Jahre haben Leute das schon häufiger gedacht, und dann kommt doch immer noch etwas Neues. Die Menschen sind inzwischen vom Lagerfeuer zur LED-Lampe übergegangen, was einen gewaltigen technologischen Fortschritt bedeutet.

Bildschirme als Lampen

Die Wissenschaftler erwarten allerdings, dass zukünftige Lichtquellen zwar weniger sparsam, aber vielseitiger einsetzbar sein werden. Sobald genügend erneuerbare Energien erzeugt werden, um alle Menschen mit Strom zu versorgen, werden Strom sparende Eigenschaften weniger wichtig. Dann können Bildschirme hergestellt werden, die gleichzeitig Lichtquellen sind. Oder eine Lampe, die sich an die Umgebung anpasst. Nur eins ist sicher: Wir werden immer Licht brauchen, darum ist es unvermeidlich, dass die Leuchtdiode sich weiter entwickelt.

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Text: Angelika Lensen
Fotos:Bildagentur Zoonar (Danr13, Rob Stark, Ironjohn, Roxxer)

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