QuantenAusbeute

QuantenAusbeute, oft als Quantum Yield bezeichnet, ist das Verhältnis der Anzahl der Ereignisse des Interesses zur Anzahl der absorbierten Photonen. Je nach Kontext beschreibt sie die Effizienz eines Prozesses, der durch Licht angeregt wird, zum Beispiel eine chemische Reaktion, die Emission von Licht oder die Freisetzung von Elektronen.

Es werden verschiedene Varianten unterschieden. Die externe QuantenAusbeute (EQY) bezieht sich auf die Anzahl der beobachteten Ereignisse im Verhältnis zur Anzahl der eingestrahlten Photonen, während die interne QuantenAusbeute (IQY) die Anzahl der Ereignisse pro absorbiertem Photon angibt. In der Praxis wird häufig Φ für die QuantenAusbeute verwendet, wobei Φ = N_Ereignisse / N_absorbiertePhotonen gilt. Bei Fluoreszenzquantenzuständen entspricht die QuantenAusbeute der Wahrscheinlichkeit, dass ein angeregtes Molekül ein Photon abgibt, statt zu relaxieren.

Typischerweise liegt die QuantenAusbeute für viele photochemische Reaktionen unter 1, da nicht alle absorbierten Photonen zu dem gewünschten Ergebnis führen. In bestimmten Fällen, insbesondere bei Photochemie mit Kettenreaktionen oder bei bestimmter spektroskopischer Kopplung, kann Φ jedoch größer als 1 sein, wenn durch ein Photon mehrere Produktmoleküle oder Reaktionsschritte angeregt werden.

Messung und Bestimmung erfolgt oft durch Actinometrie, bei der Referenzreaktionen mit bekannten QuantenAusbeuten verwendet werden (zum Beispiel Ferrioxalat-Actinometer). In praktischen Anwendungen, etwa in der Photovoltaik oder Optoelektronik, wird die QuantenAusbeute als External Quantum Efficiency (EQE) bezeichnet und gibt an, welcher Anteil der eingestrahlten Photonen zu Elektronenstrom führt.

Anwendungen liegen in der Photochemie, Photokatalyse, Fluoreszenz- und lumineszenzbasierter Diagnostik sowie in der Bewertung von Solarzellen. Wichtige Einflussfaktoren sind Spektrum, Probenzusammensetzung, Lösungsmittel, Strahlungsintensität und Geometrie der Messung.