Blau-zu-UV-Aufkonversion mit Lanthanoid-Ionen

Während spätestens seit den 1990er-Jahren effiziente Halbleiter-basierte LEDs für den sichtbaren Bereich verfügbar sind (was auch in den Nobelpreis für Physik 2014 mündete), existieren für den UV-Bereich bisher nur kostenintensive, große und z.T. durch den Einsatz von Quecksilber umweltunfreundliche Lösungen für die effiziente Beleuchtung. Da die blaue LED inzwischen technologisch sehr ausgereift und kostengünstig erhältlich ist, verfolgen wir einen alternativen Ansatz zur stabilen Emission von UV-Licht, der an die Erfolge der phosphorkonvertierten-Weiß-LED anknüpft. Hierzu nutzen wir das Konzept der Zwei-Photonen-Aufkonversion, das aus zwei blauen Photonen ein höherenergetisches UV-Photon generiert. Ein hierfür prinzipiell gut geeigneter Emitter ist das 4f²-Ion Pr³⁺, das im UV-Bereich über angeregte Zustände der 4f¹5d¹-Konfiguration verfügt. Bisher ist dieser Prozess allerdings noch überraschend ineffizient. Durch gezielte Designstrategien in der Chemie und Struktur der Wirtsverbindungen möchten wir ein besseres Verständnis für die entscheidenden Verlustkanäle erzielen und so Designstrategien entwickeln, wie sich dieser Aufkonversionsprozess energieschonend und kostengünstig umsetzen lässt. Auf diese Weise hoffen wir zukünftig mit Hilfe der Lanthanoid-Ionen vielversprechende neue und effiziente UV-Lichtquellen zu schaffen, die bereits auf etablierte Technologie der Beleuchtungsindustrie zurückgreift.