LumineszenzSystemen

Lumineszenzsysteme sind Systeme, die Licht durch nichtthermische Anregung erzeugen. Sie beruhen darauf, dass angeregte Zustände von Molekülen oder Materialien beim Rückkehr in den Grundzustand Photonen emittieren. Die Untersuchung umfasst Chemie, Physik und Materialwissenschaften und findet Anwendung in Optoelektronik, Biomedizin und Sicherheit.

Hauptformen sind Photolumineszenz, Chemilumineszenz, Biolumineszenz und Elektrolumineszenz. Bei Photolumineszenz, wozu Fluoreszenz und Phosphoreszenz gehören, erfolgt die Emission nach Anregung durch Licht. Fluoreszenz ist typischerweise sofort nach Anregung, Phosphoreszenz kann verzögert auftreten, weil Zustände mit verändertem Spin involviert sind. Chemilumineszenz entsteht durch chemische Reaktionen ohne externe Anregung; Biolumineszenz ist eine natürliche Form davon in Organismen. Elektrolumineszenz wird durch elektrischen Strom erzeugt (z. B. LEDs, OLEDs).

Typische Materialien sind organische Fluorophore, Lanthanid-Komplexe, Quantenpunkte sowie dopierte Phosphate. In der Praxis finden sich Lumineszenzsysteme in Displays, Beleuchtung, Sensorik, sowie in der Biomedizin und Markierungs- bzw. Sicherheitsanwendungen. Wichtige Kennzahlen sind Quantenausbeute und Lebensdauer; zeitaufgelöste Messungen liefern Informationen über Zustandsdynamik.

Historisch zeigte Stokes’ Verschiebung die Unterscheidung zwischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz. Moderne Lumineszenzsysteme reichen von organischen Leuchtstoffen bis zu Halbleiterbausteinen und Lanthanidkomplexen und spielen eine zentrale Rolle in der Photonik und Bildgebung. Umwelt- und Sicherheitsaspekte betreffen Energieeffizienz, Materialverfügbarkeit und Umweltverträglichkeit, insbesondere bei Leuchtstoffen, die Quecksilber oder schwere Metalle enthalten können.

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