Metallhydride als neue Wirtsgitter für die Lumineszenz von zweiwertigem Europium

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Kohlmann
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238173941

Zweiwertiges Europium in anorganischen Wirtsgittern zeigt hervorragende Lumineszenz-Eigenschaften und ist daher von großem Interesse für die Anwendung in Leuchtstoffen. Bislang wurden vor allem Oxide, Halogenide, Phosphate und Silikate eingehend als Wirtsmaterialien untersucht, in denen Eu(II) blaue oder grüne Emission zeigt. In jüngerer Zeit wurde in Eu(II)-dotierten Nitridosilikaten Emission im Bereich gelb-orange gefunden. Vor kurzem konnten wir zum ersten Mal Eu(II)-Lumineszenz in Metallhydriden nachweisen und haben eine rote Emission und damit die größte bisher bekannte Rotverschiebung in vergleichbaren Verbindungen gefunden. Dies erklären wir mit der hohen Polarisierbarkeit und großen Ligandenfeldstärke des Hydrid-Anions. Weiterhin zeigt der kubische Perowskit LiSrH3:Eu2+ eine sehr helle gelbe Emission. Metallhydride scheinen also eine interessante Klasse von Verbindungen als neue Wirtsgitter zu sein. In diesem Projekt soll dieses Potential weiter untersucht werden, insbesondere der Einfluss des Wirtsgitters auf die Position und Aufspaltung der Eu2+5d-Zustände, um die Lumineszenz-Intensitäten, Lebensdauern und Quenching besser zu verstehen. Geeignete Wirtsgitter wie die Perowskite LiMH3 (M = Sr, Ba, Sr1-yBay), MMgH4 (M = Sr, Ba) und KMgH3 sollen mit verschiedenen Konzentrationen an Eu(II) dotiert und mit verschiedenen Methoden charakterisiert werden, z. B. Röntgen- und Neutronenbeugung und Lumineszenz-Spektroskopie (einschließlich hochauflösender und Tiefetemperaturuntersuchungen, Messungen der Lebensdauer und Quantenausbeute). Weiterhin werden wir die Hydrid-Fluorid-Analogie ausnutzen, um feste Lösungen LiMHnF3-n:Eu2+ (M = Sr, Ba) und KMgHnF3-n:Eu2+ zu synthetisieren. Wenn das Wasserstoff-Fluor-Verhältnis kontinuierlich variiert werden kann, sollte es gelingen, die Emissionwellenlänge des Eu(II)-dotierten Hydrid-Fluorids in einem weiten Bereich einzustellen, denn die Fluoride zeigen üblicherweise grüne oder blaue Emission, die Hydride hingegen gelbe oder rote. Außerdem werden wir kürzlich entwickelte Syntheserouten nutzen, um zum einen einphasiges SrMgH4 herzustellen und dessen Struktur neu zu untersuchen und zum anderen um Synthesen neuer Wirtsgitter in den Systemen KMgH3-M(II)MgH4 mit M(II) = Sr, Ba oder Sr1-yBayMgH4 anzustreben. Durch Präparation und Charakterisierung der beschriebenen Eu(II)-dotierten Metallhydride hoffen wir, die Einflussfaktoren auf die Eu(II)-Emission besser zu verstehen und deren Potential als Leuchtstoffe abklären zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Beteiligte Person: Professor Dr. Andries Meijerink