Leuchtende Neonfarben im Textmarker oder auf Rettungsfahrzeugen haben etwas gemeinsam mit den nachleuchtenden Zeigern eines Weckers: Ihre Grundlage sind sogenannte photolumineszente Farbstoffe. Die in der Praxis eingesetzten Farben basieren meist auf altbekannten Formeln aus der Chemie mit fossilen Rohstoffen wie Kohle oder Erdöl. An der Dresdner Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) forscht der Chemiker Stefan Schramm mit seinem Team an neuen Molekülen, die einerseits von lebenden Organismen wie Glühwürmchen inspiriert und andererseits sehr klein sind.

Winzige Farbstoffe: Ein einzelner Benzolring sorgt für Leuchtkraft

„Wir wollten wissen, wie klein man so einen Farbstoff eigentlich machen kann“, sagt Schramm. Im November hat er mit einem internationalen Team eine Studie veröffentlicht und darin eine Klasse von Molekülen vorgestellt, die er gerne als Tiny-House der Leuchtfarbstoffe bezeichnet: Gerade mal einen einzigen sogenannten Benzolring im Zentrum benötigt das Molekül. Daher auch der Name: „Single-Benzene-Fluorophores“.

Schramms Forschung fügt sich ein in das rasch wachsende Feld der winzigen Farbstoffe. Zwar gibt es noch keinen spezifischen Einsatzzweck für die Substanzen. Aber die Vorteile machen vieles denkbar. Zum einen könnten sie dazu genutzt werden, winzige biologische Strukturen, etwa einzelne Proteine, anzufärben und unter dem Mikroskop sichtbar zu machen. Denn je kleiner der Farbstoff ist, desto weniger beeinflusst er die Moleküle, an die er angeheftet wird. Das ist wichtig, wenn man zum Beispiel untersuchen will, wie eine Pflanze bestimmte Nährstoffe über ihre Wurzel aufnimmt.

Kristalle als Lichtleiter: Moleküle für Displays und smarte Brillen

Zum anderen lassen sich auch Kristalle aus dem Molekül züchten. Im Labor zeigt Schramm ein Glas mit feinen Nadeln. Strahlt er sie mit einer Lampe an, leuchten die Enden, ähnlich wie eine Glasfaser. Solche Lichtleiter wären unter anderem ein wichtiges Element für Brillen, deren Gläser Informationen einblenden können.

Der Vorteil der winzigen Moleküle: Sie leiten das Licht sehr gut. Mit etwas weiterer Entwicklung wären auch noch biegsamere, flexiblere Stoffe herstellbar, sagt Schramm. Damit würden sie noch robuster, eine notwendige Eigenschaft in Brillen, die beim Auf- und Absetzen schnell versehentlich verbogen werden.