Quantenrendite

Quantenrendite, oft auch als Quantenwirkungsgrad oder Quantenquote bezeichnet, ist in der Photochemie und Photophysik ein Maß für die Effizienz, mit der absorbierte Photonen eine definierte Folge von Ereignissen erzeugen. Sie ist dimensionslos und liegt typischerweise zwischen 0 und 1. In der Regel spricht man von äußeren (EQY) oder inneren Quantenrenditen (IQY): Die äußere Quantenrendite bezieht sich auf die Anzahl der erzeugten Ereignisse pro eingesetztem Photon (Incident Photon), während die innere Quantenrendite die Anzahl der Ereignisse pro absorbiertem Photon angibt. Im Bereich der Fluoreszenz wird häufig die Fluoreszenzquantenausbeute Φ verwendet, definiert als Verhältnis der Emitted Photons zu den absorbierten Photonen.

Berechnung und Messung erfolgen durch Vergleich der Anzahl der relevanten Ereignisse mit der Anzahl der absorbierten bzw. eingestrahlten Photonen. Die Messung erfolgt oft mit Integrationskugeln (Integrating Sphere) oder Actinometern, um den Photoneneingang bzw. die Absorption exakt zu bestimmen. Typische Größenordnungen reichen je nach System von Nahe null bis annähernd eins. Die Quantenrendite wird häufig als Funktion der Wellenlänge oder der Temperatur angegeben und kann durch verschiedene Stoffwechselwege beeinflusst werden, etwa durch nicht strahlende Zerfälle, Intersystem-Übertritte oder Reabsorption.

Faktoren, die die Quantenrendite beeinflussen, umfassen Konzentrations- und Mediumseffekte (z. B. Innenfilter-Effekte), Quenching durch Umgebungsmolécule, Aggregation oder energetische Kopplungen zwischen Zuständen. Anwendungen finden sich in der Photonik, Optoelektronik und Katalyse, etwa in Leuchtdioden (OLEDs), organischen Solarzellen, Photokatalyse und Lumineszenz-Linsen. Die Quantenrendite dient als zentrale Kenngröße zur Bewertung der Leistungsfähigkeit lichtgetriebener Prozesse.