lumineszenzbasierenden

Lumineszenzbasierende Systeme bezeichnen Technologien, Verfahren und Materialien, deren primäres Signal durch Lumineszenz erzeugt wird. Lumineszenz ist die Emission von Licht infolge von Elektronenanregung oder chemischen Reaktionen, während andere lichttechnische Signale wie Reflexion oder Absorption ausgeschlossen oder minimiert werden. Typische Ausprägungen sind Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Chemilumineszenz, Biolumineszenz und Nachglühen (Afterglow).

Bei der Fluoreszenz wird Licht zur Anregung verwendet; die Emission erfolgt sehr schnell. Die Phosphoreszenz umfasst räumlich getrennte Elektronenzustände mit längeren Lebensdauern. Chemilumineszenz tritt durch chemische Reaktion ohne äußere Anregung auf; Biolumineszenz ist eine spezielle Form der Chemilumineszenz, die durch enzymatische Reaktionen in Organismen erzeugt wird. Nachglühenmaterialien speichern Energie und geben Licht über längere Zeit ab, auch nachdem die Anregung beendet ist. In der Praxis kommen auch fortgeschrittene Konzepte wie Upconversion- oder time-gated Lumineszenz zum Einsatz, um Hintergrundsignale zu minimieren.

Typische lumineszenzbasierende Systeme umfassen organische Fluorophore, Quantenpunkte, lanthaniddotierte Nanopartikel (z. B. NaYF4:Er,Yb), Perowskit-Verbindungen und keramische Nachglüher. Anwendungen reichen von bildgebenden Verfahren in der Biologie und Medizin über Biosensorik und diagnostische Tests bis hin zu Sicherheitsmarkierungen, Umweltüberwachung und Beleuchtungstechnologien.

Vorteile sind hohes Signal-Rausch-Verhältnis durch geringe Autofluoreszenz im späten Spektrum, die Möglichkeit time-gated Messungen und hohe Photostabilität bei einigen Materialien. Herausforderungen umfassen geeignete Gewebedurchdringung, insbesondere bei sichtbarem Licht, potenzielle Toxizität einiger Nanomaterialien, komplexe Herstellung, Kosten und regulatorische Fragen bei medizinischen Anwendungen.