Folie emittiert gezielt verschiedene Farben

Eine transparente Membran, die emittierte Farben verändern kann, haben Forscher der Tokyo University of Science entwickelt. Das Team um Makoto Tadokoro setzt eine transparente Folie ein, in der sich die Protonenkonzentration über die angelegte Spannung gezielt verändern lässt. Protonen sind neben den Neutronen die wesentlichen Bestandteile eines Atomkerns.

Ausgangsmaterial ist Nafion, ein Kunststoff, der Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Fluor und Schwefel enthält. Nafion-Filme sind als Protonenleiter und Kationenaustauscher bekannt. Diese beiden Eigenschaften erwiesen sich als Schlüssel für die Lumineszenzkontrolle, also die Einstellung der gewünschten Farben. Die dritte Eigenschaft ist die Fähigkeit von Nafion, Terbium- und Europium-Atome in sich aufzunehmen, wenn der Film in eine entsprechende Lösung eingetaucht wird. Beide Elemente können Licht emittieren.

Wird die so präparierte Folie in eine saure Lösung getaucht, erscheint sie grün. In einer alkalischen Lösung strahlt sie rot und in einer neutralen Lösung gelb. Eine spektroskopische Analyse verriet den Forschern den Grund der Farbgebungen. Die saure Umgebung aktivierte die Terbium-Protonen, während die Europium-Protonen neutral blieben. Umgekehrt war es in einer basischen Lösung. In neutraler Umgebung emittierten beide Elemente Licht.

Blauem Licht auf der Fährte

Um Farbwechsel herbeizuführen, legten die Forscher eine Spannung an das Material, während es sich in einer sauren Umgebung befand. Sofort begann sich die positiv geladene Seite mit Protonenmangel rot zu färben, weil sich die Protonen zur negativ geladenen Seite des Materials bewegten. Der zentrale Teil des Materials verfärbte sich gelb.

"Wir glauben, dass dies der schwierigste Teil unserer Studie war - und im Übrigen auch unser größter Erfolg. Die Steuerung des Protonenflusses in einem festen Medium durch ein elektrisches Feld ermöglicht es uns, die Farbemission zu beeinflussen", so sagt Tadokoro. Perfekt ist das System aber noch nicht, es fehlt noch die Möglichkeit, blau zu emittieren, um alle Farbtöne darstellen zu können, wie sie beispielsweise für ein Farbdisplay nötig sind. Daran arbeiten die Forscher jetzt. (pte)

http://www.tus.ac.jp/en