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Helpful electric fields

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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

 

Photovoltaik: Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis

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

Dieses Lehrbuch liefert Antworten auf genau diese Fragen. Es werden grundlegende physikalische, elektrotechnische und wirtschaftliche Fragestellungen rund um die Photovoltaik behandelt. Dabei besteht der besondere Anspruch des Lehrbuchs darin, die Themen verständlich darzustellen, ohne wissenschaftlich unkorrekt zu werden.

K. Mertens: Photovoltaik - Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis, 3. Auflage (2015) --> Mehr

 

UV emitting nanoparticles for medical applications

Praseodymium-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 tissues, 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

 

More power through colloid chemistry

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

 

Tiefrote Lichtemission und Nachleuchten von SrSc2O4:Eu2+

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

 

Lösungen für Unlösliches: Tone als Nanotransporter

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. C. Staniford, M. M. Lezhnina, U. H. Kynast: Phthalocyanine blue in aqueous solutions, RSC Advances 5, 3974-3977 (2015) --> 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

 

Licht als Heilserum

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

 

A new concept for disk lasers

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)

 

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