Diese Farbpalette besteht aus Proben von verschiedenen Lanthanoid-Nanokristallen, die nach Anregung mit Strom leuchten. Dabei handelt es sich um synthetische Kristalle, die Ionen von Seltenen Erden aus der Elementgruppe der Lanthanoide enthalten. Die Elektrizität wird dabei in Licht umgewandelt. Je nachdem, um welche Lanthanoide es sich handelt, leuchten sie in einer anderen Farbe des sichtbaren Lichtspektrums. Dadurch lässt sich ihr Erscheinungsbild bequem und präzise steuern.
Lanthanoid-Nanokristalle sind dafür bekannt, dass sie chemisch stabil und haltbar sind und klare, reine Farben erzeugen. Allerdings sind diese seltenen Metalle nichtleitende Isolatoren und dadurch eigentlich notorisch resistent gegen elektrische Anregung. Doch ein Forschungsteam um Jing Tan von der Heilongjiang-Universität in China hat es nun trotzdem geschafft, dass durch dieses widerspenstige Material Strom fließt.
Dafür griffen die Forschenden zu einem Trick: Sie hüllten die isolierenden Nanokristalle in speziell entwickelte organische Halbleitermoleküle und setzten diese unter Strom. Die Hüllschicht fing daraufhin die Elektronen und Löcher ein und übertrug deren Energie auf die Lanthanoid-Ionen im Inneren des Kristalls. Diese Seltenen Erden fingen daraufhin an zu Leuchten. Spektroskopische Untersuchungen zeigten, dass dieser Energietransfer von außen nach innen sehr effizient funktioniert.
Um die gewünschte Farbe zu erhalten, musste lediglich das Lanthanoid-Material ausgetauscht werden: Terbium-Ionen (Tb3+) haben eine hellgrüne Lumineszenz, Europium-Ionen (Eu3+) leuchten intensiv rot und Neodym-Ionen (Nd3+) im sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Indem man die Ionen kombiniert oder ihre Konzentration im Kristall verändert, lässt sich das natürliche Farbspektrum erweitern. Die Technik ermöglicht es nun, neue Bauteile für Elektronik zu entwickeln, etwa für Displays, tragbare Geräte, Sensoren und Quantencomputer.
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