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 Adenoviren binden gezielt an Strukturen auf Tumorzellen
23.04.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

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: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

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

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

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