Leuchtende Biomoleküle schonen die Umwelt
Lignin und Histidin im Einsatz - Wissenschaftlern gelingt Photolumineszenz ohne Schadstoffe
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Leuchtziffern auf Basis von umweltverträglichen Naturstoffen (Foto: Ho-Yin Tse, yale.edu) |
New Haven/Nottingham (pte018/10.11.2025/11:30)
Ein auf natürlichen umweltverträglichen Rohstoffen basierendes Material leuchtet, wenn es mit unsichtbarem UV-Licht bestrahlt wird. Das haben Forscher der Yale University und der Nottingham Trent University entwickelt. Die Experten kombinieren hierzu das als Nebenprodukt bei der Papierherstellung anfallende Lignin mit der einfachen Aminosäure Histidin. Zudem werden bei der Herstellung der Materialien ausschließlich umweltfreundliche Lösungsmittel in Form von Wasser und Aceton verwendet.
Alternative für viele Anwendungen
Damit gibt es jetzt eine Alternative für eine Reihe von Anwendungen wie Display-Technologien, Beleuchtung, Sensoren, Sicherheitsfarben, biomedizinische Bildgebung bis hin zu im Dunkeln leuchtenden Spielzeugen. Der Fluoreszenz- oder Leuchteffekt beruht auf bestimmten Teilen des Lignins, heißt es in dem Paper. Diese sogenannten Phenolgruppen werden beim Absorbieren des Lichts energetisch angeregt.
In dem Zustand geben sie Protonen an das Histidin in der festen Struktur ab. Dieser Prozess ist als "Protonentransfer im angeregten Zustand" (ESPT) bekannt. Kehrt das Lignin wieder in seinen normalen Zustand zurück, gibt es Licht ab. In einigen Fällen leuchten die Materialien auch nach dem Ausschalten des UV-Lichts noch sehr kurz weiter. "ESPT ist nicht neu, es ist bei reinen Phenolmolekülen gut bekannt", sagt Yale-Forscher Ho-Yin Tse. Neu sei das "Pingpong" von Lignin und Histidin.
Für Alltags- und Smart-Technologien
"Photolumineszierende Materialien sind für eine Reihe von Alltags- und Smart-Technologien von entscheidender Bedeutung, aber die meisten basieren auf giftigen Metallen und nicht erneuerbaren Ressourcen", unterstreicht Darren Lee, Chemiker an der Hochschule in Nottingham. "Wir haben reichlich vorhandene Abfallströme genutzt, um auf sicherere Weise abstimmbare Materialien herzustellen", sagt der Experte abschließend.
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