Synthesestrategien zu nanoskaligen Leuchtstoffen

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Beschreibung

In der heutigen Zeit kommen in vielen Bereichen vermehrt nanoskalige Leuchtstoffe zum Einsatz, wenn diese mit herkömmlichen Bulkleuchtstoffen nicht zugänglich sind. Um jedoch technisch relevant zu sein, müssen Nanoleuchtstoffe auch durch Anregungs- und Emissionsspektren charakterisiert werden, eine geeignete Materialstabilität aufweisen und reproduzierbar synthetisiert werden können. Darüber hinaus sollten sie mit einer hohen Quantenausbeute das technische Gütekriterium für Leuchtstoffe erfüllen.
Bei der Herstellung von Nanopartikeln ergeben sich folglich besondere Herausforderungen. Es müssen Synthesestrategien entwickelt werden, die einerseits die Kontrolle der Partikelgröße zulassen und bei geeigneter Temperatur betrieben werden können, die andererseits aber auch Defekte und Oberflächenterminierungen minimieren.
In der vorliegenden Arbeit werden für die Leuchtstoffe Zn2SiO4:Mn, CaWO4 und ZnWO4 geeignete Synthesestrategien entworfen. Dies beinhaltet Synthesen in inversen Mikroemulsionen sowie Verfahren, die mikrowellenunterstützt in Ionischen Flüssigkeiten durchgeführt werden. Die Leuchtstoffe werden mittels Pulverdiffraktometrie, IR- und UV-Vis-Spektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Dynamischer Lichtstreuung charakterisiert. Darüber hinaus werden ihre Lumineszenzeigenschaften fluoreszenzspektroskopisch untersucht und die Quantenausbeuten ermittelt. Hierzu wird ein neuartiges Messverfahren entwickelt, das auf der Verwendung eines kommerziellen Fluoreszenzspektrometers und einer Integrationskugel beruht, und das es erlaubt, die Quantenausbeute sowohl von Pulvern als auch von Flüssigkeiten und Suspensionen zu bestimmen. Außerdem wird der Einfluss von Dotierungen auf die Lumineszenzeigenschaften sowie ein möglicher Energietransfer untersucht.
Zusätzlich zu den nanoskaligen Leuchtstoffen wird aufgrund des großen Interesses an magnetischen Metallnanopartikeln das Verhalten von metallhaltigen Ionischen Flüssigkeiten gegenüber verschiedenen Reduktionsmitteln untersucht. Das Ziel ist eine gute Größenkontrolle und Stabilisierung der Partikel sowie deren Charakterisierung.