Synthese von Pyrenfarbstoffen und Untersuchung ihrer O2-druckabhängigen Lumineszenz für die Anwendung als Pressure Sensitive Paint

Abstract

Die unter dem Namen Pressure Sensitive Paint (PSP) bekannt gewordene Methode zur Visualisierung von Druckverteilungen auf Oberflächen ist ein neues Anwendungsgebiet der optischen Sauerstoffsensorik. Dabei wird das Prinzip der Lumineszenzlöschung durch Sauerstoff genutzt. In dieser Arbeit werden Synthese neuartiger Fluoreszenzfarbstoffe und ihre Entwicklung als Drucksensoren für Oberflächen beschrieben. Als pO2-druckabhängige Fluoreszenzfarbstoffe worden monosubstituierte Pyrene verwendet, die man zur weiteren Untersuchung in sauerstoff¬durchlässige Oberflächen immobilisierte. Hierzu wurden Siliconpolymere und Aluminiumoxid ausgewählt. Diese optische Schichten wurden dann fluoreszenz¬spektroskopisch hinsichtlich der pO2-Druck- und Temperaturabhängigkeit untersucht. Ein weiterer Aspekt betraf die Langzeitstabilität der optischen Schichten. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die pO2-Druck- und Temperaturabhängigkeit der Excimerfluoreszenzintensität als auch die Langzeitstabilität des jeweiligen Pyrenfarbstoffs in dem Siliconpolymer von den Eigenschaften des Substituenten am Aromaten abhängig sind. Weitere Untersuchungen betrafen monosubstituierte Pyrenfarbstoffe, die auf porösem Aluminiumoxid adsorbiert wurden. Dazu wurden Pyren-I-yl-alkancarbonsäuren, -alkanole, ¬alkyl-trimethylammoniumchloride und - alkansulfonate eingesetzt. Hierbei wurde deutlich, dass eine starke Oberflächenfixierung der Pyrenfarbstoffe zu geringen Temperaturabhängigkeiten der Excimerfluoreszenzintensitäten führt.