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 RNA-Modifikation - Umbau unter Druck
06.12.2019 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Verstopfung in Abwehrzellen löst Entzündung aus
06.12.2019 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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: Das 136 Millionen Atom-Modell: Wissenschaftler simulieren Photosynthese

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist für das Leben unerlässlich. In einer der größten Simulationen eines Biosystems weltweit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen komplexen Prozess an einem Bestandteil eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom um Atom. Die Arbeit, die jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht wurde, ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. An der internationalen Forschungskooperation unter Leitung der University of Illinois war auch ein Team der Jacobs University Bremen beteiligt.

Das Projekt geht zurück auf eine Initiative des inzwischen verstorbenen, deutsch-US-amerikanischen Physikprofessors Klaus Schulten von der University of...

Im Focus: Developing a digital twin

University of Texas and MIT researchers create virtual UAVs that can predict vehicle health, enable autonomous decision-making

In the not too distant future, we can expect to see our skies filled with unmanned aerial vehicles (UAVs) delivering packages, maybe even people, from location...

Im Focus: Freiformflächen bis zu 80 Prozent schneller schlichten: Neue Werkzeuge und Algorithmen für die Fräsbearbeitung

Beim Schlichtfräsen komplexer Freiformflächen können Kreissegment- oder Tonnenfräswerkzeuge jetzt ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkzeugen mit Kugelkopf besser ausspielen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte im Forschungsprojekt »FlexiMILL« gemeinsam mit vier Industriepartnern passende flexible Bearbeitungsstrategien und implementierte diese in eine CAM-Software. Auf diese Weise lassen sich große frei geformte Oberflächen nun bis zu 80 Prozent schneller bearbeiten.

Ziel im Projekt »FlexiMILL« war es, für die Bearbeitung mit Tonnenfräswerkzeugen nicht nur neue, verbesserte Werkzeuggeometrien zu entwickeln, sondern auch...

Im Focus: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

Intelligente Transportbehälter als Basis für neue Services der Intralogistik

03.12.2019 | Veranstaltungen

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

RNA-Modifikation - Umbau unter Druck

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Der Versteppung vorbeugen

06.12.2019 | Geowissenschaften

Verstopfung in Abwehrzellen löst Entzündung aus

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

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