Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Farbstoffe - Unsichtbar markiert

16.12.2015

LMU-Chemiker haben einen neuen Farbstoff synthetisiert, der Licht im nahen Infrarot-Bereich absorbiert und sich besonders für die unauffällige Kennzeichnung von Textilien eignet.

Die Infrarot-Technologie ist eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts für die Entwicklung leistungsfähiger Sensoren und Laser. Farbstoffe, die im nahen Infrarot-Bereich emittierte Strahlung absorbieren können, sind eine wichtige Voraussetzung für diese Technologie und daher für Forschung und Industrie hoch interessant.


Verschiedene peri-Arylene. Foto: Heinz Langhals

Vielversprechende Farbstoff-Kandidaten sind sogenannte peri-Arylene, die bereits jetzt aufgrund ihrer Stabilität für zahlreiche technische Anwendungen eingesetzt werden. Wissenschaftlern um den LMU-Chemiker Professor Heinz Langhals ist es nun gelungen, das erste sechsfache peri-Arylen zu synthetisieren, dessen Absorptionsbereich fast vollständig im nahen Infrarot (NIR) liegt.

Im sichtbaren Licht erscheint die neue Substanz farblos und eignet sich deshalb besonders für mit bloßem Auge unsichtbare Markierungen. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin „The Journal of Organic Chemistry“.

Die Grundbausteine der peri-Arylene sind bandförmig verknüpfte Naphthalin-Moleküle. In welchem Wellenlängenbereich peri-Arylene Licht absorbieren, hängt davon ab, aus wie vielen Grundbausteine sie bestehen: Der kürzeste Vertreter der Farbstoffklasse besteht nur aus einem Naphthalin-Grundbaustein und absorbiert Licht im UV-Bereich.

„Wegen dieser Eigenschaft wird derzeit seine Eignung als Sonnenschutz getestet, im praktischen Einsatz ist er aber noch nicht“, erzählt Langhals. Der nächst längere Farbstoff – aufgebaut aus zwei Grundbausteinen – absorbiert im sichtbaren Bereich. Für diesen Stoff gibt es bereits zahlreiche technische Anwendungen, etwa in organischen Solarzellen.

„Werden noch mehr Naphthalin-Einheiten angefügt, verschiebt sich das Absorptionsspektrum zunehmend in den längerwelligen Bereich“, sagt Langhals. „Problematisch ist dabei, dass die Farbstoffe immer unlöslicher werden, je länger das Band ist. Das behindert ihre Einsatzmöglichkeiten erheblich.“

Langhals ist es nun gelungen, dieses Problem zu überwinden und erstmals ein peri-Arylen herzustellen, bei dem gleich sechs Naphthalin-Bausteine aneinander geknüpft sind. „Den entscheidenden Durchbruch brachte die Zufügung sehr stark löslichkeitssteigernder Gruppen, die wir bereits früher entwickelt haben“, sagt Langhals. „Auf dieser Basis gelang es uns schließlich, die Vorstufen der neuen Substanz zu gewinnen, die wir dann schrittweise zum Endprodukt verknüpft haben.“

Das neue Derivat absorbiert praktisch vollständig im unsichtbaren nahen Infrarot, also dem Teil des Lichts, dessen Wellenlängenbereich sich an den des sichtbaren Lichts anschließt. „Einfärbungen mit der neuen Substanz erscheinen dadurch farblos, sind aber maschinell zu erkennen“, sagt Langhals.

Solche Markierungen könnten unter anderem helfen, hochwertige Textilien für Recycling-Zwecke effizient wiederzuerkennen, sodass das aufwendige Sortieren vereinfacht wird. Neben dem Endprodukt sind auch die chemischen Vorstufen des neuen Farbstoffs für praktische Anwendungen interessant, weil sie besondere lichtinduzierte Effekte zeigen, die etwa bei einem Einsatz in Fluoreszenz-Solarkollektoren nützlich sein könnten.

„Ein weiterer Vorteil der neuen Substanzen ist ihre Umweltfreundlichkeit: Sie bestehen ausschließlich aus organischem Material, das biologisch abbaubar oder notfalls vollständig verbrennbar ist“, schließt Langhals.

Journal of Organic Chemistry 2015

Publikation:
Sexterrylenetetracarboxylic Bisimides: NIR Dyes
Heinz Langhals, Dominik Zgela, and Robin Lüling
The Journal of Organic Chemistry
DOI: 10.1021/acs.joc.5b02092

Kontakt:
Prof. Dr. Heinz Langhals
Department Chemie
Tel. 089 2180 77699
langhals@lrz.uni-muenchen.de
http://www.cup.uni-muenchen.de/dept/ch/oc/langhals.php

Luise Dirscherl | Ludwig-Maximilians-Universität München
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Studie entschlüsselt neue Diabetes-Gene
22.01.2018 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

nachricht Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft
22.01.2018 | Humboldt-Universität zu Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics