Übersicht tribolumineszenter Stoffe

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Pok
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Übersicht tribolumineszenter Stoffe

Beitrag von Pok »

Übersicht tribolumineszenter Stoffe

Etwa die Hälfte aller Stoffe zeigt Tribolumineszenz (TL), also die Emission von Licht bei mechanischer Beanspruchung (Zerbrechen, Reiben, usw.). Die meisten dieser Substanzen leuchten aber nur extrem schwach und eignen sich nicht zur Beobachtung. Die folgende Übersicht soll dazu dienen, sich einen Überblick über die Stoffe, ihre TL-Farbe und -Helligkeit zu verschaffen. Die Auflistung kann durch neue Stoffe kontinuierlich erweitert werden.

Zum Vergleich der Helligkeit dient die unten stehende Skala. Wenn nicht anders angegeben, wurde eine kleine Menge der einzustufenden Substanz (wenige mg bis einige hundert mg) unter verschiedenen Lichtverhältnissen zwischen zwei Objektträgern o.ä. in 0,1-3 Sekunden zerdrückt und zu dem hellsten Lichtverhältnis zugeordnet, bei dem noch ein Leuchten erkennbar war. Bei nur schwach leuchtenden Stoffen gewöhnt man die Augen zunächst an die Dunkelheit (Adaptation), wobei vorher einige Zeit bei gewöhnlicher Raumbeleuchtung (Stufe 6 auf der Skala) verbracht wurde. Bei sehr schwacher TL (Stufe 0 bis 4) ist die Farbe mit dem bloßen Auge oft nicht erkennbar, sondern nur auf Fotos. Diese dienen dazu, einen Eindruck von der Farbe der TL zu erhalten. Die Helligkeiten auf den Bildern sind wegen unterschiedlicher Vorgehensweise beim Fotografieren nicht vergleichbar und erlauben deshalb auch keine Aussage über die tatsächliche TL-Intensität!

Die Verlinkungen der Stoffnamen führen zu den entsprechenden Papern und durch das Klicken auf die Fotos gelangt man zu den Illumina-Artikeln, wenn die Fotos aus dem Forum stammen. In Fällen, bei denen die TL von besonderen Eigenschaften oder Herstellungsweisen der Stoffe abhängig ist (wie z.B. Kristallgröße, Lösungsmittel, Kristallwassergehalt) oder von der Durchführung (Reiben, Schlagen, usw.) stehen diese Bedingungen im Kommentar neben der jeweiligen Substanz.


Helligkeitsskala:

8 - Tageslicht (bedeckter Himmer, mittags, Winter) - 5000 Lux
7 - Helle Raumbeleuchtung (Büro) - 500 Lux
6 - Mittlere Raumbeleuchtung (Wohnzimmer) - 50 Lux
5 - Gedimmtes Licht (Kerzenlicht, 1 m Entfernung) - 1 Lux
4 - Dunkelheit, 10 s Adaptation
3 - Dunkelheit, 2 min Adaptation
2 - Dunkelheit, 10 min Adaptation
1 - Dunkelheit, volle Adaptation (30 min)
0 - keine TL erkennbar


Helligkeit 8:

a) Tb(thd)3(dmap)

Bild

Helligkeit 7:

a) TEA(dbm)4Eu
b) Mor(dbm)4Eu [mit Europiumnitrat statt -chlorid]
c) [CuSCN(py)2(PPh3)]

Bild Bild Bild

Helligkeit 6:

a) Quarz [Kiesel stark aneinanderreiben]
b) [Tb(antipyrin)6]I3
c) Arsentrioxid [frisch aus 15%iger Salzsäure kristallisiert, Kristalle an der Gefäßwand zerdrückt]
d) Strontiumbromat [frisch aus Wasser kristallisiert, Kristalle auf Gefäßboden zerstoßen, real bläulicher als auf dem Foto]
e) ZnS:Mn [Krümel mit Glasstab zerdrückt, auch feines Pulver zeigt noch TL]
f) Tb(NCS)3(Ph3PO)3

Bild Bild Bild Bild Bild Bild

Helligkeit 5:

a) N-Acetylanthranilsäure [TL des Reinstoffs blau, durch Verunreinigungen grünlich]
b) Mn(Ph3PO)2Br2
c) Briefumschlag, selbstklebend [geöffnet innerhalb von ca. 1 Sekunde]
d) Dy(NCS)3(Ph3PO)3 [Farbe nachbearbeitet]
e) Sm(NCS)3(Ph3PO)3 [kompakte Kristalle]

Bild Bild Bild Bild Bild

Helligkeit 4:

a) Salicylsäure [aus Wasser kristallisiert, ca. 5 mm lange Nadeln]
b) Terbiumsulfat-Octahydrat [ca. 2 mm große Kristalle]
c) Europiumsulfat-Octahydrat [ca. 2 mm große Kristalle]
d) Kaliumnatriumsulfat [frisch aus Wasser kristallisiert]

Bild Bild Bild Bild

Helligkeit 3:

a) Haushaltszucker (Saccharose) [ca. 1 mm große Kristalle]
b) Saccharose mit etwas Salicylsäuremethylester vermischt
c) Tm(NCS)3(Ph3PO)3 [kompakte Kristalle]
d) Calciumformiat [große Kristalle]

Bild Bild Bild
(bisher kein Foto von d)

Helligkeit 2:

a) Thuliumsulfat-Octahydrat
b) Praseodymsulfat-Octahydrat

Helligkeit 1:

a) Neodymsulfat-Octahydrat [nur bei großen Kristallen]
b) Holmiumsulfat-Octahydrat
c) Samariumsulfat-Octahydrat [nur bei großen Kristallen]

Helligkeit 0:

a) Erbiumsulfat-Octahydrat
b) Benzil [Nadeln, aus Ethanol umkristallisiert]

unbekannte Helligkeit:

a) Dy(thd)3(dmap)
b) BBPE
c) L-Nicotinsalicylat
d) Salophen
e) Uranylnitrat-Hexahydrat
f) Acetanilid
g) Salsalat
h) L-Menthylanthracenat

Bild Bild Bild Bild Bild Bild
(bisher keine Fotos von g und h)

Fotos mit Einschätzung der Helligkeit nach obiger Skala gewünscht:

a) Klebeband
b) bessere Fotos der TL von Zucker (Saccharose) mit und ohne Wintergrünöl

[Stand: 13.02.2019]
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Pok
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Beitrag von Pok »

Wer weitere Stoffe und Fotos hat, bitte posten und wenn möglich die Helligkeit entsprechend der obigen Skala abschätzen. Ein Foto der "TL" von Klebeband wäre z.B. noch gut.

Die Fotos stammen überwiegend von NI2 und von mir, nur eines ist von Cyanwasserstoff. Ich hoffe, das darf ich so einbinden. Ansonsten bitte mitteilen.

Zu den Stoffen von NI2: kannst du da noch die TL-Helligkeit nach der Skala einschätzen? Bei den anderen war es mir möglich, da ich alle selbst ausprobieren konnte. Nur diese hatte ich nicht zum Ausprobieren.

Vor kurzem habe ich versucht, noch einen sehr interessanten Komplex herzustellen, der eine rote TL zeigen soll (was sonst fast nur bei Europium-Komplexen vorkommt). Leider hat es nicht geklappt. Es handelt sich um einen (theoretisch sehr einfach herzustellenden) Mangankomplex mit Trimethylamin, der hier von Dr. Weiß (Uni Jena) offenbar mit falscher Summenformel/Namen angegeben wird. Richtig ist [(CH3)3NH]3Mn2Cl7. Es gibt eine Reihe von Vorschriften dazu. Wer es mal ausprobieren möchte, dem kann ich sie gerne schicken. Bei meinen Versuchen gab es nur eine rote Fluoreszenz, die komischerweise nach einiger Zeit der Lagerung verblasste. Ich vermute, dass es sich um 2 verschiedene Modifikationen handelt. Die Kristalle, die keine Fluorezenz mehr zeigten, konnten die anderen durch Kontakt wie bei der Zinnpest "anstecken", womit diese ihre Fluoreszenz ebenfalls verloren. Beim Erwärmen kam die Fluoreszenz zurück. Umkristallisieren hat nicht geklappt. Hier zwei Fotos der Fluoreszenz. Von einer TL war selbst in totaler Dunkelheit überhaupt nichts zu sehen.

Bild
abgesaugte Kristalle

Bild
Nach Trocknen auf Filterpapier. Oben rechts und unten in der Mitte verlieren die Kristalle schon ihre Fluorezenz.
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NI2
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Beitrag von NI2 »

Sehr schön. In die Liste sollte noch Menthylanthra[edit]cen[/edit]at aufgenommen werden, wobei ich davon aber (noch) keine TL-Aufnahme habe, allerdings bildet es sehr schöne Kristalle.
Bild

Die Einstufung muss ich mir mal anschauen oder dir Proben schicken, das macht es evtl. einfacher.
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Pok
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Beitrag von Pok »

Ach ja, das Menthylanthranilat hatte ich ganz vergessen. Ich füge es mal noch in die Liste ein unter "unbekannte Helligkeit". :wink:

Edit: meinst du nicht Menthylanthracenat?
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NI2
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Beitrag von NI2 »

Ja, natürlich. Ich war noch von der Acetylanthranilsäure sprachlich eingestellt.

EDIT:
Pok hat geschrieben:zwischen zwei Objektträgern o.ä. in 0,1-3 Sekunden zerdrückt
Ich habe bei einigen Bildern aber wesentlich länger belichtet für die Fotos. Da bei den Bildern aber nicht alle die gleichen Einstellungen verwendet haben, lassen sich diese schwerlich vergleichen, das sollte im Eingangspost noch erwähnt werden.
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Pok
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Beitrag von Pok »

Ja, stimmt. Schreibe ich noch dazu.
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mgritsch
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Beitrag von mgritsch »

Sehr coole Sammlung :)
Frage zum Quarz - ist das wirklich Tribolumineszenz? Ich kenne das wenn man schöne weiße Kiesel aneinander schlägt/reibt dass das richtig heftige Blitze gibt, bin aber bisher davon ausgegangen dass das ein Effekt der Piezoelektrizität ist und dass man da folglich elektrische Entladungen sieht. Oder ist das nur eine spitzfindige Unterscheidung? Hat Tribolumineszenz etwas mit Piezoelektrizität zu tun?

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Pok
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Beitrag von Pok »

So eine ähnliche Frage tauchte schonmal auf. Ich verweise mal auf den zugehörigen Thread (3. Post bei den Kommentaren). Falls du Einwände zu der Erklärung dort hast, gerne her damit!
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Stepfan
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Beitrag von Stepfan »

Passend dazu vermutlich folgendes nettes Video: Action beginnt ab 1:20

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dihydrogenmonooxid
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Beitrag von dihydrogenmonooxid »

Tribolumineszenz kann man auch beim Öffnen von Briefumschlägen mit Klebestreifen beobachten...

Bild

Neulich mal durch Zufall entdeckt...
...the question is not, Can they reason? nor, Can they talk? but, Can they suffer? (Jeremy Bentham)


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Lithiumoxalat
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Beitrag von Lithiumoxalat »

Schöne Zusammenstellung!
Calciumformiat zeigt bei grösseren Kristallen ebenfalls Tribolumineszenz etwa der Stärke 3-4.
Aber muss das wirklich in der Spielwiese verschwinden?

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Pok
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Beitrag von Pok »

Wenn gelegentlich neue Stoffe in die Liste aufgenommen werden, wird der Artikel ja dauernd verändert. Da kann ein Mod nicht jedes mal checken, ob alles noch richtig ist. Deshalb hab ich es in die Spielwiese gemacht.

Das Calciumformiat und der Briefumschlag sind jetzt in der Liste. Beim zweiten bin ich mir nicht sicher, ob Helligkeit 5 oder 6. Im Zweifelsfall nehme ich dann die geringere Stufe.
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Newclears
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Beitrag von Newclears »

Die TB die beim Öffnen von Briefumschlägen und abrollen von Klebebändern auftritt bringt mich zu der Frage ob es da einen Zusammenhang mit der Emission von Röntgenstrahlung gibt die beim Abrollen von z.B. Tesafilm im Vakuum abgegeben wird. :idea2:
"...wie ein Sprecher betont,hat für die Bevölkerung zu keinem Zeitpunkt Gefahr bestanden."
"...mittlerweile rostet das Miststück..." E.v. Däniken

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Pok
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Beitrag von Pok »

Ja, den Zusammehang gibts. In der Luft findet der Ladungsausgleich über Stickstoff statt, weshalb dieser zur blauen Lumineszenz angeregt wird. Im Vakuum können die Elektronen relativ ungehindert beschleunigt werden und beim Aufprall mehr Energie freisetzen (Bremsstrahlung). Die Autoren des berühmten Nature-Artikels von 2008 (obwohl das schon 1953 entdeckt wurde) nennen es auch "X-ray triboluminescence".
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