Hochleistungs-Xenon-Lichtquelle MAX-303 von ASAHI-SPECTRA (Japan)

Dank einer Zuwendung des Landes Mecklenburg-Vorpommern bzw. der Europäischen Union aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) für die Maßnahme "Förderung von Forschungskompetenzen an Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen - Wissenschaftliche Geräte" konnte 2017 eine Xenon-Hochleistungslichtquelle für photochemische Reaktionen beschafft werden.

Die Photochemie beschäftigt sich mit chemischen Reaktionen, die durch Wirkung von Licht ausgelöst oder beschleunigt werden. Damit eine Reaktion stattfinden kann, muss die Energie und damit die Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes der Elektron-(Orbital-)Energie der Bindung im Molekül entsprechen. Mögliche Reaktionen sind lichtinduzierte Kettenreaktionen in der Herstellung von Polymeren über photokatalysierte organische und bioorganische Reaktionen (z. B. Spaltungen, Umlagerungen, Redox-Prozese, u.v.m.) bis hin zur künstlichen Photosynthese in Hinblick auf nachhaltige Energieversorgung.

Mit Hilfe einer Hochleistungs-Xenon-Lichtquelle können photochemischer Reaktionen ausgiebig analysiert werden. Dies umfasst grundlegende Untersuchungen zu Reaktionsmechanismen genauso wie anwendungsnahe Entwicklungen zur präparativen Photokatalyse. Das gewählte Gerät ist eine Xenon Lampe MAX-303 der Firma Asahi Spectra mit einer Leistung von 300 W. Die Wellenlängen sind einstellbar, so dass vom Bereich hochenergetischer UV-Strahlung bis hin zu sichtbarem Licht die einzutragende Energie gezielt eingestellt werden kann. Hinzu kommt eine effektive Blockierung von IR-(Wärme)-Strahlung, eine regulierbare Licht-Intensität und die Flexibilität der Einkopplung des Lichtes in verschiedene vorhandene Reaktortypen mittels flexiblem Lichtwellenleiter. Der große Vorteil der MAX-303 gegenüber allen anderen Xenon Bogenlichtquellen besteht in der Verwendung von Spiegelmodulen zur Bandfilterung. Über 4 Spiegel selektiert das Modul den gewünschten Wellenlängenbereich vor und verhindert, dass ungewünschte Wellenlängen (meist IR-Wäremstrahlung) auf
 die Probe fallen. Normale Bandpassfilter haben keine Filterwirkung im langwelligen (IR) Bereich und „verbrennen“ dann gegebenenfalls die Probe. Damit ist diese Hochleistungslichtquelle optimal geeignet für Photochemie, Photokatalyse, Untersuchung zur Photosynthese, Sonnensimulation, Spektroskopie und weitere Anwendungen.

Da die Absorption eines Photons zu einer elektronischen (energetischen) Anregung führt, können im angeregten Zustand Reaktionen beobachtet werden, die im elektronischen Grundzustand des Moleküls nicht möglich sind oder nur mit hoher Energiezufuhr realisiert werden können. Photochemische Reaktionen sind sehr häufig die Methode der Wahl, um komplexe Moleküle aufzubauen. Mit der MAX-303 ist auch die Herstellung größerer Probemengen realisierbar. Aber auch die Untersuchung von Alterungsprozesse von Polymeren oder Beschichtungen können damit untersucht werden.

Mit der Etablierung dieser leistungsstarken Lichtquelle für photochemische Reaktionen am Standort Rostock steht ein Gerät zur Verfügung, um gemeinsam mit Unternehmen der Wirtschaft relevante Fragestellungen zu untersuchen, die letztendlich die Wettbewerbsfähigkeit sichern. Dies reicht von Synthesen bis hin zu Alterungsprozessen einer Vielzahl von Werkstoffen. Auch forschende Einrichtungen können darauf zurückgreifen, die dann ihrerseits mit Unternehmen die wirtschaftliche Umsetzung voranbringen. Beispiele hierfür sind z. B. im Bereich des Anlagenbaus mit polymeren Werkstoffen.