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The direct measure for the conversion efficiency of absorbed photons into emitted light by an emissive species or chromophore is the photoluminescence quantum yield (pl).1 pl is the fluorometric key quantity that controls the suitability of a molecule or material e.g. for application as a label, probe or sensor molecule or as a converter material. A straightforward approach to pl values presents their absolute determination using an integrating sphere set up. This procedure circumvents the use of standards thereby avoiding additional measurements and uncertainties related to their often debated pl values. In this respect, we discuss the experimental requirements on absolute measurements of down and upconversion quantum yields (UC), the later presents currently one of the most challenging spectroscopic measurements due to its multiphotonic character. We explore the challenges for determination of excitation power density (P) dependent pl(P), present the design and characterization of a unique integrating sphere setup for such measurements in the vis to IR spectral region including its calibration, and the influence of the excitation beam profile to perform pl measurements of liquid and solid materials.
As an example for downshifting materials we present doped core-shell CdSe/ZnS semiconductor quantum dots (d-dots) which show a nearly host material and crystal size independent emission with large Stokes shifts and minimum reabsorption.2 Systematic variation of the reaction components, parameters and thickness of the ZnS shell yielded doped nanocrystals with a very high pl, high reproducibility and large quantities. Application of these NCs in the light conversion layers of commercial monocrystalline silicon (mono-Si) solar cells led to a significant enhancement of the external quantum efficiency (EQE) of this devices in the ultraviolet spectral region between 300 and 400 nm. On the other hand, lanthanide-doped up-converting nanoparticles (UCNPs), are promising light converters from the near infrared to the visible region. These NPs show multiple narrow emission bands in the visible (vis) and NIR, excellent photostability, and long luminescence lifetimes. The rational design of brighter UCNP requires an improved understanding of the radiationless deactivation pathways, that are affected by size, surface chemistry, and microenvironment.3 We give an insight into the influences of these parameters on the photophysical key characteristics of the upconversion process such as UC(P), the luminescence decay behavior, the power dependent red-to-green intensity ratio, and intensities of the individual emission bands.
In einer Großversuchsserie wurden auf dem BAM-TTS 15 11-kg-Propangasflaschen ohne Sicherheitseinrichtung mit drei verschiedenen Methoden (Holz, Benzinpool, Gas) unterfeuert. Der Beitrag beschreibt die dokumentierten Auswirkungen (z. B. Fragmentierung, Überdruck), die Art des Versagens sowie den Behälterzustand zum Zeitpunkt des Versagens.
Die mittelalterlichen Glasmalereien der Johanniskirche in Thorn und der Kathedrale von Leslau sind Belastungen durch Industrieabgase und im Winterhalbjahr auch durch Emissionen aus Heizungsanlagen ausgesetzt. Im Rahmen des Projektes wurden Glasproben beider Bauwerke analysiert und ihre chemische Zusammensetzung bestimmt. Die Analysen tragen zur Bestandscharakterisierung bei. Restaurierungsmaterialien aus den 1950er Jahren und Beschichtungen auf den Gläsern aus Thorn, Leslau und auf Glasmalereien aus Kulm (Chelmno), die im Stadtmuseum in Thorn aufbewahrt werden, wurden dokumentiert, Materialproben entnommen und analysiert.
Aus Schmierstoffen gebildete Tribofilme bestimmen das Reibungs- und Verschleißverhalten von Tribosystemen neben der Fresslasttragefähgikeit. Die Kaltverfestigung stellt einen weiteren Mechanismus insbesondere zum Verschleißschutz dar. Unter Wälzreibung wird das funktionale Profil organischer und metallorganischer Tribofilme sowie von Kaltverfestigung verglichen, die auf verschiedenen Stahlmetallurgien innerhalb von 10.000 Überrollungen in einem 2Disk-Prüfstand erzeugt wurden. Dabei wurden Hertzsche Kontaktspannungen ober von P0max=2,14 GPa (FZG14) eingesetzt.
In der Krebs-Strahlentherapie werden halogenierte Nukleinbasen als Radiosensibilisatoren eingesetzt, um die Reaktivität der DNA gegenüber niederenergetischen Elektro-
nen (NEEs) zu erhöhen. NEEs erzeugen DNA-Strangbrüche bei spezifischen Energien (Resonanzen) durch dissoziative Elektronenanlagerung (DEA). Obwohl halogenierte Nukle-
inbasen intensive DEA-Resonanzen bei verschiedenen Elek-tronenenergien in der Gasphase aufweisen, kann der Einfluss der halogenierten Nukleinbasen auf tatsächliche DNA-Strangbrüche grundsätzlich nur schwer über den Energiebereich, in dem DEA stattfindet (< 12 eV), untersucht werden.
Mithilfe von DNA-Origami-Nanostrukturen haben wir die Energieabhängigkeit der Wirkungsquerschnitte für DNA-Strangbrüche von Oligonukleotiden bestimmt, die mit 8-
Bromadenin (8BrA) modifiziert wurden. Diese Ergebnisse wurden mit DEA-Messungen an isoliertem 8BrA in der Gas-phase verglichen. Entgegen der Erwartungen wird der Großteil der Strangbrüche durch Resonanzen um 7 eV hervorgerufen, wohingegen der Einfluss von Resonanzen bei sehr niedrigen Energien (< 2eV) auf die Strangbrüche gering ist.
Mit nicht-konformen oder schlecht dokumentierten Prüfergebnissen können weder Behörden noch Unternehmen etwas anfangen. Belastbare und eindeutige Informationen aus den Registrierungsdossiers sind entscheidend, damit industrielle und gewerbliche Verwender der Stoffe das Gefahrenpotenzial einschätzen und ggf. Maßnahmen zum Schutz von Menschen und Umwelt treffen können.
Darüber hinaus benötigen die Behörden verlässliche Daten aus den Registrierungen, um ihrer Verantwortung bei der Identifizierung regulierungsbedürftiger Stoffe nachkommen zu können.
Zur Bestimmung von Gefährdungsbereichen wird für Gasausbreitungsberechnungen zurzeit vorwiegend die VDI Richtlinie 3783 herangezogen. Bei der Berechnung der Ausbreitung dichteneutraler oder leichter Gase nach Blatt 1 der Richtlinie kann die Bebauung nicht berücksichtigt werden. Dies und die Frage der Anwendbarkeit im Nahbereich der Quelle waren Gründe die VDI-RL zu überarbeiten. Grundlage hierfür ist ein Lagrange´sches Partikelmodell nach VDI 3945 Blatt 3 in Verbindung mit dem Windfeldmodell in der VDI-RL 3783 Blatt 8.
Vergleichsberechnungen zeigen, dass das Lagrange´sches Partikelmodell im Vergleich zu experimentellen Untersuchungen einer ebenen, ungestörten Grenzschichtströmung eine bessere Übereinstimmung in der Konzentrationsverteilung ergibt, als die VDI-RL 3783 Blatt 1. Die Qualität einer Berechnung mit dem Lagrange´schen Partikelmodell ist wesentlich von der Güte der Windfeldberechnung abhängig. Für drei Gebäudekonfigurationen sind die Windfelder mit dem etablierten diagnostischen Windfeldmodell TALdia und mit dem prognostischen CFD-Tool OpenFOAM berechnet und mit Messwerten verglichen worden. Mit OpenFOAM können nach den bisherigen Untersuchungen qualitativ gleichwertige, eher bessere Windfelder berechnet werden.
Präsentation der Ergebnisse eines Ringversuchs zur Kompetenzbewertung von Prüflaboratorien auf dem Gebiet der anorganischen und organischen Bodenanalytik: Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in Boden, Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) in Boden, Elemente in Sediment und Gesamtcyanid in Boden.
Functional Nanomaterials with VIS/NIR Emission-Spectroscopic Properties And Surface Group Analysis
(2017)
Optical-spectroscopic methods for the quantitative characterization of the optical properties of different types of vis/NIR-emissive nanomaterials like semiconductor quantum dots and upconversion nanocrystals will be presented and their relevance for the mechanistic understanding of nonradiative decay channels and the rational design of new nanomaterials will be underpinned. In this respect, also validation concepts for such measurements and absolute fluorometry will be introduced. In addition, the potential of optical spectroscopy for surface group and ligand analysis surface chemistry will be demonstrated exemplarily for semiconductor quantum dots.