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Novum: TU-Forscher entdecken farbwechselnde Funken

Clausthal-Zellerfeld. An Wunderkerzen erfreut sich fast jeder. Bisher leuchten ihre Funken allerdings nur in einer Farbe. Basierend auf der Entdeckung, die Clausthaler Forscher um apl. Professor Eike Hübner jetzt gemacht haben, könnten Wunderkerzen in Zukunft Funken versprühen, die ihre Farbe wechseln hin zu einem intensiven Grün. Auch für Leuchtsignale und ähnliche Anwendungen könnten die neuen Erkenntnisse von Vorteil sein.

In der renommierten Zeitschrift „European Journal of Inorganic Chemistry“ ist die Entdeckung der Harzer Forscher bereits zur Publikation für eine der nächsten Ausgaben aufgenommen und als „Very Important Paper“ ausgezeichnet worden. Neben Eike Hübner zählen dessen ehemaliger Mitarbeiter Felix Lederle (TU Clausthal) und Jannis Koch vom Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) in Goslar zu den Autoren. Online ist der Artikel schon jetzt verfügbar, sogar als Cover Feature.

„Rein fachlich handelt es sich bei der Entdeckung um die – unseres besten Wissens nach – tatsächlich weltweit erstmalige Beschreibung von farbwechselnden Funken“, erläutert Professor Hübner. Funken, also glühende Partikel, kennt man von Kohlefeuern, Winkelschleifern und natürlich Wunderkerzen. Die Farben, die solch ein Partikel annehmen kann, sind im Gegensatz zur Farbenpracht von Flammen sehr limitiert. Bekannt sind etwa rötliche Funken von glühender Kohle, gelbliche Funken aus Eisen und nahezu weiße Funken aus Titan oder Aluminium. „Das Licht, das erhitzte kondensierte Materie – das heißt, die feste oder flüssige Substanz, nicht die gasförmige – abstrahlt, hängt dabei von der Temperatur ab und folgt strengen Regeln“, so Hübner. Von den vorgegebenen Farben abzuweichen, sei nicht möglich. Um den begrenzten Farbbereich trotzdem zu erweitern, müsse ein Funke daher in der Gasphase verbrennen.

Auf der Suche nach langen, ungewöhnlich gefärbten Funken und unter Berücksichtigung aller theoretischen Grundlagen blieb ein Element übrig, das bisher noch nicht untersucht wurde: das Metall Erbium. „Der Einsatz von Erbium ergab schließlich – auch zu unserer eigenen Überraschung – Funken, die zwei Mal die Farbe wechseln“, so Hübner. Dies lasse sich mit den theoretischen Modellen im Nachhinein gut erklären, da ein Wechsel zwischen einem glühenden Partikel und einer gasförmig verbrennenden Phase stattfindet. Letztere ist nur bei sehr hohen Temperaturen möglich und daher von kurzer Dauer. Praktisch bilden damit die beschriebenen Erbium-Funken eine Möglichkeit für tatsächlich lange sichtbare, weit fliegende Funken mit einer intensiv grell-grün gefärbten Phase. Die unterschiedlichen Phasen konnten mit Hilfe von Messungen des Fraunhofer HHI charakterisiert werden.

„Wir haben diese Untersuchungen in den größeren Kontext von weiteren Materialien eingebunden und damit das Verständnis für die Farbe von Funken erweitert“, berichtet das Forscherteam. Zum Abschluss der Veröffentlichung werden auch pyrotechnische Fontänen auf Basis der farbwechselnden Funken aus Erbium und beispielsweise auch rötliche Funken aus Diamantpulver vorgestellt. Die Erkenntnisse sind im Bereich der Grundlagenforschung angesiedelt und helfen, das Verständnis für den Abbrand von Metallpulvern zu vertiefen.

 

Kontakt:
TU Clausthal
Pressesprecher
Christian Ernst
Telefon: +49 5323 72-3904
E-Mail: christian.ernst@tu-clausthal.de

Verbrennt man Erbiumpulver – hier in der nichtleuchtenden Flamme eines Bunsenbrenners –, entstehen orange und grüne Funken; rechts sind die grünen Funken im Zoom zu sehen. Fotos: TUC