Leuchten auf Druck: Ein neuartiges Material ist durchsichtig wie Glas, stabil wie eine Keramik und beginnt bei mechanischer Belastung zu leuchten. Möglich wird dies durch spezielle Kristalle, die in die Matrix dieser Glaskeramik eingebettet sind. Sie verleihen dem vielseitigen Werkstoff eine Mechanolumineszenz, der ihn bei Druck aufleuchten lässt. Dadurch lässt sich diese Glaskeramik beispielsweise als Anzeiger für mechanische Belastung einsetzen.
Für einige Lebewesen spielt die Biolumineszenz eine wichtige Rolle. Sie erzeugen durch biochemische Prozesse Licht, das ihnen zur Kommunikation, Orientierung oder Tarnung dient. Aber auch Minerale und andere Feststoffe können eine Lumineszenz zeigen. Diese kann durch chemische Prozesse, Strahlung oder auch elektrischen Strom ausgelöst werden. Es gibt aber auch Stoffe, die durch mechanische Prozesse wie Reibung oder Kompression zum Leuchten gebracht werden – in diesem Fall spricht man von Mechanolumineszenz.
Kristalle übertragen Eigenschaften auf Glas
„Die meisten Materialien, die Mechanolumineszenz zeigen, gibt es aber nur als Puder, was nicht besonders vielseitig einsetzbar ist“, sagt Seniorautor Lothar Wondraczek von der Universität Jena. Gemeinsam mit Erstautor Jiangkun Cao und weiteren Kollegen hat er ein unter mechanischem Stress leuchtendes Material entwickelt, das die Eigenschaften einer festen Glaskeramik besitzt. Diese relativ neuartigen Materialien bestehen aus kristallinen Strukturen, die in eine Glasmatrix integriert werden und je nach Kristall unterschiedliche Eigenschaften besitzen können.
Zu diesen Eigenschaften zählt auch die Mechanolumineszenz, die in den Versuchen der Wissenschaftler von chromdotierten Zinkgallat-Kristallen in die Glasmatrix eingebracht wurde. Neben ihrer leuchtenden Eigenschaft besitzen diese Kristalle den Vorteil, dass sie sehr klein sind. Dadurch bleibt das Glas, in das die Kristalle eingebracht werden, größtenteils transparent. Als Glasmatrix nutzen die Forscher Kaliumgermanat, eine Verbindung aus Kalium und einem Germaniumoxid.
