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+++ IOT-Highlight +++

Auf die weltweit zunehmende Bedrohung durch gefährliche Bakterien haben wir in der Vergangenheit bereits hingewiesen, siehe Artikel "Licht als Heilserum" im IOT-Archiv. Neben den "really bad guys" (MRSA) gibt es allerdings eine ungleich größere Zahl an "good guys", die sowohl wichtige physiologische Funktionen erfüllen als auch überaus annehmliche Seiten (z.B. in der Käseherstellung) aufweisen. Der schnellen Überwachung von Mikrobenzahlen kommt u. a. in der Lebensmittelherstellung größte Bedeutung zu. Das sogenannte Plattieren, die Mikroskopie und die Flowcytometrie sind darin wichtige mikrobiologische Analysetechniken; ein bedeutsamer Parameter ist die Bestimmung von Gesamtbakterienzahlen. Besonders für trübe Medien (z.B. Milch) entwickeln wir gemeinsam mit der Quantum Analysis GmbH, Münster, neuartige Bakterienfärbungen auf der Basis von Seltenerdkomplexen, die sich u.a. aufgrund ihrer einmalig langanhaltenden Lumineszenzsignale von Störungen des Trübungs-Hintergrunds abtrennen lassen.

M. M. Lezhnina, W. Rochowiak, W. Göhde, R. Kuczius, U. Kynast: The microbial threat: Can rare earths help? J. Biophotonics, 9 (2020), doi: 10.1002/jbio.202000068

W. Rochowiak, E. Kasprzycka, I.P. Assunção, U. Kynast, M. Lezhnina: Long-lifetime green-emitting Tb3+ complexes for bacterial staining. Aust. J. Chem., 75, 754-759 (2022). DOI:10.1071/CH21315

Veranstalter: Deutsche Akademie für Photobiologie und Phototechnologie (DAfP) | Gesellschaft für technische und medizinische Anwendungen optischer Strahlung.

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Be it photovoltaics, hydrogen generation or novel display concepts: nanomaterials and nanocomposites are frequently the key components in new materials. But how can we fabricate such composites rationally and reproducibly? This problem has been tackled by Dominik Voigt: for the example of CuInS2 "quantum dots" and supported by modern quantum chemical methods he has assembled a toolbox, that allows the conjugation of these nanomaterials to a vast range of substrates.

D. Voigt, M. Bredol, A. Gonabadi: A general strategy for CuInS₂ based quantum dots with adjustable surface chemistry, Optical Materials, 115 (2021), doi: 10.1016/j.optmat.2021.110994

This work introduces into the chemistry, materials science and technology of Rare Earth Elements. The chapters describe comprehensively the recent studies of their characteristics, properties and applications in functional materials. Due to the broad range of covered topics as hydrogen storage materials, LEDs or permanent magnets this work gives an up-to-date presentation of this fascinating research.
Authors (among others): U. Kynast, M. Lezhnina, M. Bredol, F. Baur, P. Pues, T. Jüstel
Publisher: De Gruyter
Publication date: 26 October, 2020

Rainer Pöttgen, Thomas Jüstel, and Cristian A. Strassert: Rare Earth Chemistry, 1st ed. (2020), ISBN: 978-3-11-065360-1

Das Standardlehrbuch zu Photovoltaik!

Wie funktionieren Solarzellen? Welche Technologien und Konzepte gibt es? Wie plant man eine komplette Photovoltaikanlage? Antworten auf diese und viele weitere Fragen rund um Photovoltaik liefert Prof. Dr. Konrad Mertens in seinem Werk "Photovoltaik - Lehrbuch zu Grundlagen, Theorie und Praxis". Der Leiter des Labors für Optoelektronik hat nun die fünfte Ausgabe des Lehrbuchs herausgegeben und reagiert damit auf die Dynamik der Branche.

Zur ausführlichen Pressemitteilung

K. Mertens: Photovoltaik - Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis, 5. Auflage (2020) --> Webseite zum Lehrbuch

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By careful adjustment of surface charges Jan-David Goossen succeeded to co-deposit two quite different nanomaterials as homogeneous porous layers. For this purpose he applied so-called electrophoretic deposition, which is well-known also in industrial coating technology. The nanocomposites of ZnS and carbon are promising for various applications in (photo-)electrocatalysis.

Jan-David Goossen, Amina Alizade, Michael Bredol: Electrophoretic deposition of carbon/ZnS composite electrode layers, Materials Chemistry and Physics 239 , 122083 (2020), doi: 10.1016/j.matchemphys.2019.122083

Der Einsatz von UV-Strahlung ist ein sehr wirksames Mittel zur Sterilisation von Oberflächen: Mikroorganismen können keine Resistenzen entwickeln, es fällt kein giftiger Abfall an und UV-Strahlung ist für die meisten Oberflächen gut verträglich. Die COVID-19-Pandemie zeigt uns, wie wichtig dieses Thema ist. UV-Strahlungsquellen sind gefragter denn je. Es gibt aber auch Nachteile: die Emission liegt hauptsächlich im Bereich von 185,0 nm und 235,7 nm, UV-Strahlungsquellen enthalten giftiges Quecksilber und eine schnelle Umschaltung ist nicht möglich.

Umwandlung von Strahlung in UV-Licht mit Hilfe von Leuchtstoffen ist ein bekannter Ansatz und verschiedene UV-emittierende leuchtende Materialien sind bekannt. Besonders geeignet ist Pr³⁺, da die quantenmechanisch erlaubten Übergänge ausschließlich im UV-Spektrum liegen.

14. Infoabend des Energiestammtisches Münster

Die sonnenreichen Zeiten des Jahres stehen bevor. Die Fragen sind vielfältig und müssen oft unter Betrachtung der individuellen Gegebenheiten beantwortet werden. Prof. Mertens informierte über die wichtigsten Entwicklungen der Solarenergie und sprach über Systeme und Wirtschaftlichkeit

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A mixture of dust and air can explode. This hazard particularly occurs on filling and emptying of big bags with bulk materials when the used packaging foil becomes electrostatically charged. To avoid the risk of a dust explosion, the Laser Centre of FH Münster University of Applied Sciences and the company EMPAC have developed a new laser processing method. With this method, foils can be treated in a way that they are able to discharge electrical load. The new method is simpler, more efficient and more cost-effective than previously used methods.

The successful cooperation was now award with the "Innovationspreis Münsterland" and took the first place in the category 'Science meets Economy'.

Detailed press release (only available in German)

This event will provide the opportunity to collaborate, network, and share the latest findings in an informal gathering on three main topics, considered key to the development of high performance optical systems for Space. Main topics are: On-ground and in-orbit optical instrument calibration | Ultra-stable opto-mechanical architectures | Technologies for compact optical space instruments.

As a committee member, Prof. Wittrock is acting as session chair.

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Single crystals are used in daily life as crystal oscillator in watches, as an active medium in lasers or as detector material in X-ray devices. Due to their homogeneous structure and high purity, single crystals are also very well suited for determining their material properties. Together with the industrial partner FEE (EOT), a process for the synthesis of large, crack-free KEu(WO₄)₂ single crystals has been successfully developed. These rose-red colored crystals provided the basis for the characterization of various optical and physical properties of KEu(WO₄)₂. It turned out that single-crystalline KEu(WO₄)₂ is a promising material, both for use as a red emitter in high-power LEDs and for use as a scintillator.

Patrick Pues, Sebastian Schwung, Daniel Rytz, Lea Schubert, Steffen Klenner, Frank Stegemann, Rainer Pöttgen, Thomas Jüstel: Temperature and time dependent photoluminescence of single crystalline KEu(WO₄)₂, J. Lumin. 215, 116653 (2019), doi: 10.1016/j.jlumin.2019.116653

Auch bei der diesjährigen internationalen Summer School zu erneuerbaren Energien referierte Prof. Mertens zum Thema Photovoltaik und diskutierte mit Studierenden aus der ganzen Welt.

--> Zur Summer School

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Praeseodymium-doped LuPO₄ emits UV-C radiation between 225 and 280 nm, where DNA shows strong absorption bands. Due to the low penetration-depth of UV-C in biological issues and the small size of the particles new treatment with cell-damaging UV-C radiation is possible. The goal is to achieve the best compromise between efficient UV emission upon X-ray excitation and small particle size. We propose the use of these particles as novel radiation sensitizers to the well-known radiation therapy, especially for the treatment of hypoxic tumor cells.

Sara Espinoza, Max-Fabian Volhard, Heike Kätker, Heike Jenneboer, Anne Uckelmann, Markus Haase, Matthias Müller, Martin Purschke, Thomas Jüstel: Deep Ultraviolet Emitting Scintillators for Biomedical Applications: The Hard Way of Downsizing LuPO₄:Pr³⁺, Particle & Particle Systems Characterization, 1800282 (2018), doi: 10.1002/ppsc.201800282

Michael R. Squillante, Thomas Jüstel, R. Rox Anderson, Charles Brecher, Daniel Chartier, James F. Christian, Nicolas Cicchetti, Sara Espinoza, Daniel R. McAdams, Matthias Müller, Brooke Tornifoglio, Yimin Wang, Martin Purschke: Fabrication and characterization of UV-emitting nanoparticles as novel radiation sensitizers targeting hypoxic tumor cells, Optical Materials 80, 197-202 (2018), doi: 10.1016/j.optmat.2018.04.033

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From studies on luminescent nanocomposites the importance of precise control of their nanostructure is well known. Aleksandra Szydło now has shown that such insight gained from optical materials can be transferred to a very different application of nanocomposites: low temperature fuel cells. Using methodology developed for the assembly of optical nanocomposites she prepared colloidal precursor systems for electrocatalytic layers leading to fuel cells with improved electrical performance.

Michael Bredol, Aleksandra Szydło, Ivan Radev, Wladimir Philippi, Roland Bartholomäus, Volker Peinecke, Angelika Heinzel: How the colloid chemistry of precursor electrocatalyst dispersions is related to the polymer electrolyte membrane fuel cell performance, Journal of Power Sources 402, 15-23 (2018), doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.09.005

Wie funktionieren Solarzellen?
Welche Technologien und Konzepte gibt es?
Wie plant man eine komplette Photovoltaikanlage?

K. Mertens: Photovoltaik - Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis, 4. Auflage (2018) --> Mehr

This edition contains a completely new chapter about solar storage. The chapters about photovoltaic measurement technologies and and about the future developments of PV were extended.

Homepage: Textbook Photovoltaics

Durch die enorme Leistungsfähigkeit, Effizienz und die Vielzahl von Anwendungen wurde ein technologischer Wandel begonnen, der die LED im technischen & privaten Umfeld nahezu unersetzlich macht. Mit ihrem 23. Symposium blickt die Deutsche Akademie für Photobiologie und Phototechnologie (DAfP) voraus in die Zukunft und beleuchtet neue und innovative Anwendungen der LED, deren Einsatzmöglichkeiten und Risiko.

Prof. Thomas Jüstel ist Vizepräsident der Tagung und Chairman der Session "LED Chancen & Risiken".

--> zur Anmeldung

Der Phosphor Global Summit findet jedes Jahr im März in wechselnden Städten in den USA statt. Prof. Jüstel ist seit 2006 Tagungsleiter dieser Tagung.

--> zur Konferenz

This workshop focuses on selected topics on innovative optical technologies identified as enabling for future missions or critical in the improvement of current mission concepts. As a committee member, Prof. Wittrock is chairing the session on adaptive optics.

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Simple functional materials nowadays can be fabricated routinely with sizes in the nanometer region. But how can we combine two or even more different nanomaterials - or keep them away from each other Larry Sarpong has tried to answer this question. He could show, that for a typical semiconductor nanoparticle (ZnS), combined with carbon nanotubes, electrostatic interaction is sufficient to explain the observed organisational behaviour. Such results will be useful for the design of multifunctional materials from simpler building blocks (as needed e.g. in photocatalysis).

Larry Kwesi Sarpong, Michael Bredol, Monika Schönhoff: Heteroaggregation of multiwalled carbon nanotubes and zinc sulfide nanoparticles, Carbon 125, 480-491 (2017), doi: 10.1016/j.carbon.2017.09.067

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München, 26. - 29. Juni 2017: Die "LASER World of PHOTONICS" ist die größte Messe der Welt für industrielle und wissenschaftliche Laser mit mehr als 30.000 Besuchern. Das Labor für Photonik hat auf dem Stand des Laserzentrums der Fachhochschule Münster einen adaptiven Spiegel für Hochleistungslaser ausgestellt, der von einem sehr kompakten optischen Regelkreis kontrolliert wurde. Das Exponat fand große Beachtung und hat zu viel versprechenden Kontakten für industrielle Anwendungen unserer Technologie geführt. Die Technologie unseres Spiegels beschreiben wir hier:

P. Rausch, S. Verpoort, U. Wittrock: Unimorph deformable mirror for space telescopes: design and manufacturing, Optics Express 23, 19469-19477 (2015) --> Download (pdf)

Auf dem zweitägigen Symposium werden aktuelle Themen diskutiert: Messmethoden und Modellierung der solaren Strahlung, die biologische Wirkung, sowie die technischen und biomedizinischen Anwendungen.

Prof. Jüstel ist Vizepräsident und Chairman dieser Tagung. Prof. Mertens wird einen Vortrag zum Thema "Status der Photovoltaik" halten.

Ziel des Kurses ist es, den Teilnehmern einen Überblick des aktuellen Stands der Forschung und Technik bzgl. der anorganischen Leuchtstoffe als spezielle Gruppe der optischen Funktionsmaterialien zu vermitteln. Außerdem sollen Struktur-Funktionsbeziehungen anhand der wichtigsten Anwendungsgebiete von Leuchtstoffen vermittelt werden.

Schwerpunkte:

• Physikalische Grundlagen (Lumineszenzprozesse, Energietransfer, Löschprozesse, Afterglow etc.)
• Leuchtstoffe für Fluoreszenzlampen
• Leuchtstoffe für Gasentladungsbildschirme
• Elektrolumineszenz
• Anorganische LED - Aufbau, Funktion und Anwendungen
• Leuchtstoffe für LED
• Konverter für UV-Strahlungsquellen
• Röntgen- und Hochenergiepartikelleuchtstoffe (Szintillatoren)
• Nicht-lineare Leuchtstoffe (Up- und Down-Konverter)
• Nanoskalige Leuchtstoffe und Quantum Dots

Kursleiter ist Prof. Jüstel. Träger ist die Gesellschaft deutscher Chemiker (GDCh) mit Sitz in Frankfurt.

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Wasser-Unlöslichkeit von Substanzen ist eines der häufigsten Probleme des Chemiealltags - besonders lästig, wenn es sich um wertvolle Substanzen wie Farb- und Leuchtstoffe handelt, die sich in wässrigem Milieu sehr häufig zusammenlagern und dabei ihre Funktion verlieren. Besondere Bedeutung hat dies für Leuchtstoffe, die als Biomarker diagnostische Aufgaben übernehmen könnten, aber an der vorwiegend wässrigen Umgebung an und in Zellen scheitern. Die eher zufällige Beobachtung, dass Leuchtstoffe mittels sogenannter Nano-Schichtsilikate (Tone mit Abmessungen weniger Nanometer) auch in Wasser "funktionieren" hat uns zu einer ganzen Reihe von Untersuchungen stimuliert. Beispiele:

M. Buhl, M. Staniford, S. Lamping, M. Körsgen, H. F. Arlinghaus, U. Kynast, B. J. Ravoo: Patterning of Nanoclays on Positively Charged Self-Assembled Monolayers via Micromolding in Capillaries, Langmuir 33, 8799-8804 (2017) --> zum Aufsatz

T. Felbeck, S. Mundinger, M. M. Lezhnina, M. Staniford, U. Resch-Genger, U. H. Kynast: Multifold Fluorescence Enhancement in Nanoscopic Fluorophore-Clay Hybrids in Transparent Aqueous Media, Chemistry - A European Journal 21, 7582-7587 (2015) --> zum Aufsatz

The Phosphor Global Summit takes place in changing US cities every year in March. Since 2006, Prof. Jüstel has been chairman of this conference.

--> to the conference

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The UV-C emitting materials YPO₄:Bi, YPO₄:Pr, YBO₃:Pr and Y₂SiO₅:Pr are well known for their capability to efficiently convert Vacuum-UV radiation produced in Xenon-Excimer-Luminaires. Unfortunately, such UV-C sources suffer from a poor long-term stability, mainly due to a fast aging of the applied phosphor materials, caused by a direct contact to the Xenon excimer discharge within the coated discharge vessel. The following publication, for the first time, describes the spectroscopic analysis of the above mentioned materials under electron beam excitation. It thereby offers conclusions onto the efficiency of these materials upon excitation with an alternative excitation source.

M. Broxtermann, D. den Engelsen, G. R. Fern, P. Harris, T. G. Ireland, T. Jüstel, J. Silver: Cathodoluminescence and Photoluminescence of YPO₄:Pr³⁺, Y₂SiO₅:Pr³⁺, YBO₃:Pr³⁺, and YPO₄:Bi³⁺, ECS J. Solid State Sci. Technol. 6, R47-R52 (2017), doi: 10.1149/2.0051704jss

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Is it possible to squeeze multiple functionial units into a box of only 5 nm diameter? Krzysztof Gugula has done just that: he designed fluorescent nanoparticles composed of three different components. This gave him the freedom to realize inside these particles fluorescence from the band edge as well as from defects. Employing well-balanced heat treatment, he was able to adjust the relative contributions in order to fine-tune the colour of the emitted light. Such versatile systems may prove to be useful for instance in white LEDs with very high colour quality.

K. Guguła, M. Entrup, L. Stegemann, S. Seidel, R. Pöttgen, C.A. Strassert, M. Bredol: Solid solution quantum dots with tunable dual- or ultra-broadband emission for LEDs, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 521-528 (2017), doi: 10.1021/acsami.6b08190

The authors Prof. Dr. Thomas Jüstel and Sebastian Schwung developed this book for students, engineers and scientists working in the field of photonics and neighbouring fields of knowledge such as light techniques, solid state physics, solid state chemistry, or optics. This reference work delivers data and provides answers on questions arising in these areas.

T. Jüstel, S. Schwung: Leuchtstoffe, Lichtquellen, Laser, Lumineszenz, Springer Spektrum (2016), doi:10.1007/978-3-662-48455-5

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"Quantum dots" are semiconductor particles with diameters below 20 nm, useful for a variety of optical applications, e.g. in novel "quantum TVs". The reliable fabrication of such small objects is still a challenge - especially when these particles need to have a complex chemical composition and a well-defined internal structure. Julia Zimdars, working in the Bredol group, has now demonstrated, how Zn(S,Se):Mn nanoparticles can be produced by relatively simple wet chemical methods, with uniform size and shape and a diameter of ca. 7nm. These particles not only show intensive fluorescence, but also contain an internal structure, in which the contents of sulfur and selenium can be adjusted in the core and at the surface.

J. Zimdars, J. Pilger, M. Entrup, D. Deiting, A.H. Schäfer, M. Bredol: A facile synthesis of alloyed Mn-doped ZnSeS nanoparticles using a modified selenium/sulfur precursor in a one-pot approach, New J. Chem. 40, 8465-8470 (2016), doi: 10.1039/C6NJ01493C --> Paper

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Obwohl Leuchtstoffe und Nachleuchtpigmente heutzutage allgegenwärtig sind, stellen rot emittierende Materialien jedoch nur eine kleine Gruppe dar. Besonders auf der Basis von zweiwertigem Europium als Aktivator in Oxiden sind nur wenige rot emittierenden Leuchtstoffe, und noch weniger nachleuchtende Pigmente bekannt.

Durch Dotierung der anorganischen Verbindung Strontiumscandat mit zweiwertigen Europiumionen wurde ein tiefrot emittierender Leuchtstoff mit mehreren Stunden Nachleuchtdauer erhalten.

Ein potentielles Anwendungsgebiet für tiefrot emittierende Leuchtstoffe ist die Allgemein- und insbesondere die Innenraumbeleuchtung. Auf Grund der Emission im roten Spektralbereich können Lichtquellen realisiert werden, welche eine ähnliche Lichtfarbe wie unsere vertrauten Glühlampen besitzen. Darüber hinaus sind tiefrot nachleuchtende Materialien für bildgebende Anwendungen in der Biologie von großer Bedeutung. Da tiefrote Strahlung die menschliche Haut passieren kann, stellt die Bildgebung mittels tiefroter Strahlung eine kostengünstige und gesundheitlich unbedenkliche Alternative zu den etablierten Verfahren, wie beispielsweise der Röntgendiagnostik, dar.

M. Müller, M.-F. Volhard, T. Jüstel: Photoluminescence and afterglow of deep red emitting SrSc₂O₄:Eu²⁺, RSC Advances 6, 8483-8488 (2016) --> zum Aufsatz

Physikochemische Grundlagen und Anwendungen:

• Grundlagen und Anwendungen der Lumineszenz
• Vom Rohstoff zum optimalen Leuchtstoff
• Analytik und Validierung anorg. Luminophore
• Weiterentwicklung etablierter Materialien

Kursleiter ist Prof. Jüstel. Träger ist die Gesellschaft deutscher Chemiker (GDCh) mit Sitz in Frankfurt.

Die Tagung bietet eine gelungene Mischung aus Grundlagen und anwendungsorientierten Themen. Die Grundlagen dienen dazu, ein praktisch anwendbares Basiswissen in der LED-Technik zu vermitteln.

Beitrag von Prof. Jüstel: "Phosphorkonversion für weiße LEDs: Wirkungsweise, Materialgruppen und Eigenschaften"

+++ IOT-Highlight +++

Ob Photovoltaik, Displays, Medizintechnik oder weiße LEDs: in "quantum dots" werden große Hoffnungen gesetzt. Dabei handelt es sich um Halbleiterpartikel mit Durchmessern von weniger als 20 nm, die nach entsprechender Oberflächenmodifizierung oder Dotierung intensive Photolumineszenz zeigen. Leider enthalten die leistungsfähigsten Vertreter dieser Klasse von Nanomaterialien sehr häufig Cadmium und verbieten sich damit für die meisten Anwendungen. In vielen akademischen und industriellen Arbeitsgruppen wird daher nach Alternativen gesucht, die ohne dieses toxische Metall auskommen, aber gleichzeitig möglichst einfach zu produzieren und zu handhaben sein sollen. Julia Zimdars und Krzysztof Gugula aus der AG Bredol haben sich mit diesem Problem beschäftigt und konnten nun durch detaillierte Untersuchungen der jeweiligen Reaktionsmechanimen zeigen, wie intensiv lumineszierende Nanopartikel aus ZnSe:Mn oder CuInS₂/ZnS skalierbar hergestellt und so modifiziert werden können, dass sie den Belastungen unter intensiver Bestrahlung widerstehen.

J. Zimdars, M. Bredol: On the influence of coordinating solvents on the reduction of selenium for the phosphine-free synthesis of metal selenide nanoparticles, New Journal of Chemistry 40, 1137-1142 (2016) --> zum Aufsatz

K. Gugula, L. Stegemann, P. J. Cywinski, C. A. Strassert, M. Bredol: Facile surface engineering of CuInS2/ZnS quantum dots for LED down-converters, RSC Advances 6, 10086-10093 (2016) --> zum Aufsatz

+++ IOT-Highlight +++

Das Hubble Teleskop ist gerade 25 Jahre alt geworden und liefert immer noch schärfere Bilder als alle Teleskope auf der Erde. Auch das James Webb Space Telescope, das in zwei Jahren starten soll, wird keine schärferen Bilder liefern können, da seine Spiegeloberfläche zwar größer ist, aber keine bessere optische Qualität besitzt. Für Weltraumteleskope mit besserer Auflösung benötigt man computergesteuert deformierbare Spiegel, die die Abbildungsfehler des großen Primärspiegels korrigieren. Wir haben einen der ersten deformierbaren Spiegel dieser Art entwickelt und in zwei Veröffentlichungen beschrieben:

P. Rausch, S. Verpoort, U. Wittrock: Unimorph deformable mirror for space telescopes: design and manufacturing, Optics Express 23, 19469-19477 (2015) --> Download (pdf)

P. Rausch, S. Verpoort, U. Wittrock: Unimorph deformable mirror for space telescopes: environmental testing, Optics Express 24, 1528-1542 (2016) --> Download (pdf)

Zugleich haben wir Konzepte für neue Weltraumteleskope in einem Vortrag bei der European Space Agency vorgestellt:
U. Wittrock, S. Verpoort, P. Rausch: Concepts for large optical telescopes in space, ESA Workshop on Innovative Technologies for Space Optics, Noordwijk (November 2015) --> Zur Konferenz

+++ IOT-Highlight +++

Industrial laser materials processing requires increasingly higher laser power to speed up processes and thus make them more efficient. If excellent beam properties are required, the maximum laser power of nearly all types of lasers is limited by the heat production in the active laser medium. We have developed and experimentally tested a new laser concept which allows investigation of the physical effects near this limit and possibly shifting of the limit. These investigations are published in the following papers:

C. Vorholt, U. Wittrock: Intra-cavity pumped thin-disk laser with 1.74% quantum defect, Optics Letters 40, 4819-4822 (2015) --> paper download (pdf)

C. Vorholt, U. Wittrock: Wavelength control by angle-tuning of the laser radiation in an intra-cavity pumped Yb:YAG thin-disk laser, Advanced Solid State Lasers (ASSL), Berlin (2015) --> paper download (pdf)

+++ IOT-Highlight +++

Das Hubble Teleskop ist gerade 25 Jahre alt geworden und liefert immer noch schärfere Bilder als alle Teleskope auf der Erde. Auch das James Webb Space Telescope, das in zwei Jahren starten soll, wird keine schärferen Bilder liefern können, da seine Spiegeloberfläche zwar größer ist, aber keine bessere optische Qualität besitzt. Für Weltraumteleskope mit besserer Auflösung benötigt man computergesteuert deformierbare Spiegel, die die Abbildungsfehler des großen Primärspiegels korrigieren. Wir haben einen der ersten deformierbaren Spiegel dieser Art entwickelt und in zwei Veröffentlichungen beschrieben:

P. Rausch, S. Verpoort, U. Wittrock: Unimorph deformable mirror for space telescopes: design and manufacturing, Optics Express 23, 19469-19477 (2015) --> Download (pdf)

P. Rausch, S. Verpoort, U. Wittrock: Unimorph deformable mirror for space telescopes: environmental testing, Optics Express 24, 1528-1542 (2016) --> Download (pdf)

Zugleich haben wir Konzepte für neue Weltraumteleskope in einem Vortrag bei der European Space Agency vorgestellt:
U. Wittrock, S. Verpoort, P. Rausch: Concepts for large optical telescopes in space, ESA Workshop on Innovative Technologies for Space Optics, Noordwijk (November 2015) --> Zur Konferenz

+++ IOT-Highlight +++

Im September 2015 wurde Prof. Dr. Thomas Jüstel als Plenarredner zu den "16th Austrian Chemistry Days" nach Innsbruck in Österreich eingeladen. Sein Vortrag mit dem Titel "Inorganic Luminescent Materials as the Basis of Highly Efficient Solid State Light Sources" beleuchtete den Stand der Technik bzgl. anorganischer Leuchtstoffe für lichtemittierende Dioden (LED) mit (In,Ga)N-Halbleitern als Primärlichtquelle.

Im Rahmen des Vortrags wurden die physikochemischen Grundlagen von LED-Leuchtstoffen vorgestellt. Im Anschluss wurden die steigenden Anforderungen an für Hochleistungs-LED geeigneten Leuchtstoffmischungen aufgezeigt und daraus Empfehlungen für weitere R&D Aktivitäten in diesem Bereich diskutiert. Schließlich ging es um die zukünftigen Anwendungsgebiete von leuchtstoffkonvertierten LED jenseits der Beleuchtungstechnik und die sich daraus ergebenden Optionen für weitere Forschungsaktivitäten im Bereich anorganischer Leuchtstoffe.

--> zum Vortrag

+++ IOT-Highlight +++

MRSA ist (mit Recht) zu einem mit Schrecken behafteten Schlagwort geworden. Es steht für das Bakterium "Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus" oder schlicht den "Krankenhauskeim" (zu Unrecht, denn der Zoo Antibiotika-resistenter Bakterien wächst). Um dem Dilemma zu begegnen, wird u. a. auch mit Licht gearbeitet, das in Kombination mit Photokatalysatoren sehr kurzzeitig und lokal eng begrenzt eine keim- und zelltötende Form des Sauerstoffs ("Singulettsauerstoff") erzeugen kann. In einer besonderen Kombination aus Ton-Abkömmlingen und einfachen, sogenannten Phthalocyaninen konnten wir erstmalig zeigen, dass mit geringem Aufwand u. a. MRSA zu mehr als 99 % abgetötet werden kann.

M.C. Staniford, M. M. Lezhnina, M. Gruener, L. Stegemann, R. Kuczius, V. Bleicher, C. A. Strassert, U. H. Kynast: Photophysical efficiency-boost of aqueous aluminium phthalocyanine by hybrid formation with nano-clays, Chem. Commun. 51 13534-13537 (2015) --> zum Aufsatz

M. Grüner, L. Tuchscherr, B. Löffler, D. Gonnissen, K. Riehemann, M. C. Staniford, U. Kynast, C. A. Strassert: Selective Inactivation of Resistant Gram-Positive Pathogens with a Light-Driven Hybrid Nanomaterial, ACS Applied Materials & Interfaces 7, 20965-20971 (2015) --> zum Aufsatz

Schwerpunktthemen des Kurses sind:

• Physikalische Grundlagen: Lumineszenzprozesse, Energietransfer, Cross-Relaxation, Löschprozesse, thermische Löschung, Afterglow
• Leuchtstoffe für Fluoreszenzlampen
• CL- und CRT-Leuchtstoffe
• Leuchtstoffe für Gasentladungsbildschirme (Plasmabildschirme)
• LED-Leuchtstoffe
• Konverter für UV-Strahlungsquellen
• Röntgen- und Hochenergiepartikelleuchtstoffe (Szintillatoren)
• Elektrolumineszenzleuchtstoffe
• Nicht-lineare Leuchtstoffe (Up- und Down-Konverter)
• Nanoskalige Leuchtstoffe und Quantum Dots

Kursleiter ist Prof. Jüstel. Träger ist die Gesellschaft deutscher Chemiker (GDCh) mit Sitz in Frankfurt.

Der Phosphor Global Summit findet jedes Jahr im März in wechselnden Städten in den USA statt. Prof. Jüstel ist seit 2006 Tagungsleiter dieser Tagung.

+++ IOT-Highlight +++

Damit sie in der Wohnraumbeleuchtung als vollwertiger Ersatz für Glühlampen dienen können, müssen LEDs neben einem gelb-emittierenden auch einen rot-emittierenden Leuchtstoff enthalten. Nur so wird eine warm-weiße Farbtemperatur erreicht.

Gängige warm-weiße LEDs enthalten Leuchtstoffe, die nicht nur rotes Licht, sondern auch Infrarot (IR) abgeben. Da das menschliche Auge kein IR wahrnehmen kann, sinkt dadurch die Energieeffizienz. Eine Alternative stellen Leuchtstoffe mit dreiwertigem Europium dar, die kaum IR emittieren. Allerdings wandeln diese Leuchtstoffe nicht genug blaues Licht der LED in rotes Licht um.

Durch den zusätzlichen Einbau von Terbium wurde die Konversion in rotes Licht deutlich gesteigert. Mittels einer Tb₂Mo₃O₁₂:Eu³⁺ Keramik konnte die Emission einer 395 nm LED vollständig in rotes Licht umgewandelt werden.

F. Baur, F. Glocker, T. Jüstel: Photoluminescence and energy transfer rates and efficiencies in Eu³⁺ activated Tb₂Mo₃O₁₂, Journal of Materials Chemistry C 3, 2054-2064 (2015) --> zum Aufsatz

Am 4.12.2014 fand in Krakau/Polen das Auftakttreffen des Projektes "InnoChem" statt, das im Rahmen des Erasmus+ - Programms der EU in einer "strategic partnership" versucht, neue Lehrmethoden im Bereich des Chemieingenieurwesens zu entwickeln und bereitzustellen.

Aus dem IOT sind Prof. Ulrich Kynast und Prof. Michael Bredol beteiligt; sie werden Module und Techniken einbringen, die sich unter anderem mit optischen Materialien beschäftigen. Internationale Partner in diesem Projekt sind neben der Politechnika Krakowska /Polen (Projektführung) die École Nationale Supérieure de Chimie (Lille, Frankreich) und das Instituto Politécnico de Bragança (Portugal).

Vom Schwarzkörperstrahler zu elektrolumineszenten Halbleitern:

• Historische Entwicklung von Lichtquellen
• Radiometrische und physiologische Messgrößen
• Physik und Chemie der Lichterzeugung
• Gasentladungs- und Festkörperlichtquellen
• Beleuchtungstechnische, photochemische, physiologische und industrielle Anwendungen

Kursleiter ist Prof. Jüstel. Träger ist die Gesellschaft deutscher Chemiker (GDCh) mit Sitz in Frankfurt.

Prof. Jüstel ist Session Chair der Teilveranstaltung New luminescent materials, new synthesis techniques, new phenomena, novel methods, Prof. Kynast ist Session Chair der Teilveranstaltung Excited state dynamics, energy transfer and migration / Persistent luminescence.

Eine solarbetriebene Tür, die sich automatisch öffnet und Besuchern den Weg in eine nachhaltige, umweltfreundliche Zukunft weist: Diese Idee hatte der in Berlin lebende amerikanische Künstler David Smithson schon lange im Kopf. Prof. Mertens und sein Team tüftelten die technischen Finessen aus und machten die Realisierung des Kunstwerks somit überhaupt erst möglich.

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Veranstalter: DAfP - Deutsche Akademie für Photobiologie und Phototechnologie e.V.

Schwerpunkte des Symposiums sind photobiologische und photochemische Prozesse, Strahlungsquellen und Diagnostik. Das Symposium wird abgerundet durch einen Workshop zum Themenkreis Photobiologie und Photochemie unter der Leitung namhafter Experten, unter ihnen Prof. Jüstel, der die Leitung des Themenfelds Photochemische Degradationsmechanismen übernimmt.

Ziel des Kurses ist es, den Teilnehmern einen Überblick des aktuellen Stands der Forschung und Technik bzgl. der anorganischen Leuchtstoffe als spezielle Gruppe der optischen Funktionsmaterialien zu vermitteln. Außerdem sollen Struktur-Funktionsbeziehungen anhand der wichtigsten Anwendungsgebiete von Leuchtstoffen vermittelt werden. Die Teilnehmer werden in die Lage versetzt, für die Optimierung bestehender Anwendungen oder für neue Anwendungsfelder, geeignete Leuchtstoffe zu identifizieren und ggf. zu modifizieren.

Kursleiter ist Prof. Jüstel. Träger ist die Gesellschaft deutscher Chemiker (GDCh) mit Sitz in Frankfurt.

Der Phosphor Global Summit findet jedes Jahr im März in wechselnden Städten in den USA statt.

Geplante Sessions für 2014:

Prof. Jüstel ist seit 2006 Tagungsleiter dieser Tagung.

Nachdem das erstmalig 2011 im Carl Hanser Verlag erschienene Lehrbuch von Prof. Mertens in deutscher Sprache in der ersten Auflage bereits nach einem Jahr komplett ausverkauft war und auch international auf großes Interesse stieß, gibt es nun die erste Ausgabe in englischsprachiger Fassung.

Zum Thema:
"Photovoltaics - Fundamentals, Technology and Practice" umfasst 296 Seiten und ist im Februar 2014 bei John Wiley & Sons unter ISBN-13 978-1118634165 erschienen und kostet 67 Euro. Das Lehrbuch vermittelt das physikalische und elektrotechnische Grundlagenwissen zu Photovoltaik. Unterschiedliche Solarzellen- und Modultechnologien werden erläutert und bewertet. Es schließt die Lücke zwischen der Expertenliteratur zur photovoltaischen Halbleitertechnik und der Literatur für Installateure sowie Betreiber dieser Anlagen. Es wendet sich an Studierende der Ingenieurwissenschaften, an Techniker und Elektroniker. Teile des Buches hat Prof. Mertens für das internationale Publikum angepasst.

Die Zeitschrift für Naturforschung B hat ein Themenheft mit dem Titel "Materials Chemistry and Light" herausgebracht (Vol. 69, Issue 2). Das Heft wurde zusammengestellt von den Professoren Bredol, Jüstel und Kynast (guest editors).

Herr Dr. Maxim Ivanov, Vize-Direktor des Instituts für Elektrophysik der Russischen Akademie der Wissenschaften in Ekaterinburg, forscht vom DAAD unterstützt im Herbst 2013 am Fachbereich Chemieingenieurwesen an transparenten Laserkeramiken.

Kursleiter ist Prof. Jüstel. Träger ist die Gesellschaft deutscher Chemiker (GDCh) mit Sitz in Frankfurt.

Prof. Bredol und Prof. Jüstel gestalten als Mitglieder des Wissenschaftlichen Beirats diese internationale Konferenz aktiv mit.

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(Münster, Juni 2013) Unter dem gemeinsamen Nenner "Münsters Wissen schafft" gab es in einer von der Stadt Münster, der Fachhochschule und der Westfälischen Wilhelms-Universität getragenen Veranstaltungsreihe rund 50 Aktionen, Ausstellungen, Führungen und Vorträge. Höhepunkt war das neue Veranstaltungsformat SCHLAURAUM.

Im hierzu eigens eingerichteten Open-Air-Hörsaal hielt Prof. Jüstel einen Vortrag zum Thema "Licht und Gesundheit".

Mit Vorträgen der Professoren Bredol und Jüstel. Die Veranstaltung gibt einen Überblick über die Herausforderungen, die der Einsatz von Nanomaterialien an Unternehmen stellt, und zeigt Schnittstellen zu deren Leistungen auf.

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Kursleiter ist Herr Prof. Jüstel. Träger ist die Gesellschaft deutscher Chemiker (GDCh) mit Sitz in Frankfurt.

Prof. Jüstel übernimmt die Tagungsleitung beim diesjährigen Phosphor Global Summit, einer jährlichen Tagung, die sich mit der Technologie und den Anwendungen von Leuchtstoffen befasst.

Der Phosphor Global Summit wurde 2003 ins Leben gerufen und findet jedes Jahr im März in wechselnden Städten in den USA statt. Üblicherweise nehmen 120 - 150 Personen teil.

Prof. Jüstel ist seit 2006 Tagungsleiter dieser Tagung.

Photovoltaik – Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis. Das erstmalig 2011 im Carl Hanser Verlag erschienene Lehrbuch von Prof. Mertens war in der ersten Auflage bereits nach einem Jahr komplett ausverkauft. Die zweite, neu bearbeitete Auflage mit 300 Seiten ist im Carl Hanser Verlag unter ISBN 978-3-446-43410-3 sowie als E-Book unter ISBN 978-3-446-43411-0 und kostet 29,90 Euro.

Zum Thema:
Das Buch "Photovoltaik – Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis" vermittelt das physikalische und elektrotechnische Grundlagenwissen zur Photovoltaik. Verschiedene Solarzellen- und Modultechnologien werden erläutert, unterschieden und bewertet. Das Werk wendet sich an Studierende der Ingenieurwissenschaften sowie an Techniker und Elektroniker.

Münster (15. Januar 2013). Prof. Mertens sprach bei der Ringvorlesung Nachhaltigkeit und Entwicklung über aktuelle Entwicklungen und Potenziale der Solarstromproduktion.

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Mikrorisse oder Kontaktfehler beeinträchtigen die Leistung von Solarmodulen. Thomas Stegemann und Tobias Stöppel entwickelten ein neues Verfahren, um Solarmodule preiswert zu testen.

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Das Lehrbuch von Prof. Mertens schließt die Lücke zwischen der Expertenliteratur zur photovoltaischen Halbleitertechnik und der Literatur für Installateure sowie Betreiber dieser Anlagen. Es vermittelt das physikalische und elektrotechnische Grundlagenwissen zu Photovoltaik. Unterschiedliche Solarzellen- und Modultechnologien werden erläutert und bewertet.

"Photovoltaik - Lehrbuch zu Grundlagen, Technologien und Praxis" umfasst 292 Seiten und ist im Carl-Hanser-Fachbuchverlag unter ISBN 978-3-446-42172-1 und als E-Book unter ISBN 978-3-446-42904-8 erschienen und kostet 29,90 Euro.

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Ab dem Wintersemester werden in diesem Labor Studierende der neuen Vertiefungsrichtung "Erneuerbare Energien" am Fachbereich Elektrotechnik und Informatik Photovoltaikanlagen testen.

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Evolutionäre Algorithmen zur Ansteuerung adaptiver Spiegel: Ein Posterbeitrag von Rabea Köjer, Fachbereich Design, in Zusammenarbeit mit dem Labor für Photonik.

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Im April und Mai 2011 hielt Prof. Bredol auf Einladung der Fakultät für Materialwissenschaft und Keramik eine Reihe von Gastvorlesungen zum Thema "Chemical Nanotechnology" an der AGH Krakau.

In der Arbeitsgruppe von Prof. Bredol konnte Michal Kaczmarek erstmalig zeigen, dass Zink-Sulfid-basierte Elektroden prinzipiell für Ethanol-Brennstoffzellen geeignet sind:
M. Kaczmarek, M. Bredol, "Electrocatalytic activity and Mn-doped Zn(S,Se)-carbon nanocomposites", J. Mater. Sci. 46, 5400-5405 (2011), doi: 10.1007/s10853-011-5479-7.