An der FH Münster stellen Forscher im Jubiläumsjahr des Periodensystems ausgewählte Elemente und deren Besonderheiten vor. Im Interview der FH Münster mit Prof. Dr. Thomas Jüstel vom Fachbereich Chemieingenieurwesen erklärt dieser zum Beispiel, warum unsere Welt dank Europium in neuem Licht erstrahlt.

FH Münster: Herr Professor Jüstel, Europium hat im Periodensystem die Ordnungszahl 63 und gehört zu den Seltenen Erden. Was hat es damit auf sich?

Prof. Dr. Thomas Jüstel: Seltene Erden sind aus unserer High-Tech-Industrie nicht mehr wegzudenken. Die seltenen Erden sind eigentlich nicht so selten in unserer Erdkruste, aber in höheren Konzentrationen kommen sie nur „selten“ vor und in der Regel nur in Gemischen, die schwierig aufzutrennen sind. Europium gehört auch dazu, es wird unter anderem aus dem so genannten Monazit-Sand gewonnen. Übrigens kommen die seltenen Erden, die wir benötigen und verbauen, vor allem von den Chinesen – ihr Anteil am Weltmarkt liegt bei etwa 97 Prozent.

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FH: Warum ist Europium so wichtig für uns?

Jüstel: Eine Massenanwendung von Europium finden wir bei den Energiesparlampen, Leuchtstoffröhren und LEDs – weltweit werden jährlich mehr als eine Billion LEDs produziert! LEDs bilden besonders gut das weiße Sonnenlicht mit einer breiten spektralen Verteilung nach, indem sie Anteile von rotem, grünem und blauem Licht zu weiß mischen. Europium reguliert dabei den Anteil von grün und rot, denn blaues Licht, das vom Halbleiterchip der LED ausgestrahlt wird, muss im richtigen Maß in grün und rot umgewandelt werden, um eben in der Summe weißes Licht zu erhalten. Diese Europiumleuchtstoffe in so genannten InGaN-LEDs werden heutzutage weltweit verwendet, wir hier in Steinfurt haben daran maßgeblich zusammen mit der Firma Merck KGaA in Darmstadt geforscht. Mithilfe der Chemie haben wir es geschafft, die optischen Eigenschaften der Europiumleuchtstoffe so einzustellen, dass optimale LED-Lichtquellen für die Allgemeinbeleuchtung möglich sind.

FH: Welche Rolle spielt Europium genau in den LEDs?

Jüstel: Durch die gekonnte Kombination von blauem, grünem und rotem Licht lässt sich sowohl kaltweißes als auch warmweißes Licht produzieren. Je nachdem, in welcher chemischen Form Europium vorliegt und in welchem Material es eingebaut wird, kann es in allen sichtbaren Spektralfarben leuchten. Es ist also ein echter Allrounder. Europium sorgt wegen der ausgewogenen Verteilung der sichtbaren Spektralfarben auch noch für eine bessere Energiebilanz. Zum Vergleich: Unsere Glühlampen früher haben nur fünf Prozent sichtbares Licht produziert – das restliche, für uns nicht sichtbare Infrarotlicht haben wir nur als Wärmestrahlung wahrgenommen. Die heutigen LEDs sind wesentlich effizienter, weil sie Dank Europium nur im sichtbaren Bereich leuchten.

FH: Wo kommt Europium noch zum Einsatz?

Jüstel: Ein großer Anwendungsbereich sind Bildschirme – Europium verdanken zum Beispiel die roten Pixel der Bildschirme in Fernsehern, Tablets, Smartphones und Laptops ihre Leuchtfarbe. Die Eigenschaften von Europium sind so vielfältig, je nachdem, wie es chemisch vorliegt und wo man es einbaut, dass es noch viele weitere Anwendungen gibt. Europium ist stark magnetisch und wird deshalb auch als Kontrastmittelbestandteil bei MRT-Untersuchungen eingesetzt. Es sorgt außerdem für den beliebten Nachleuchteffekt: Den kennt man von leuchtenden Sternen im Kinderzimmer, von Zeigern in der Armbanduhr, von den grünen Exit-Schildern, die es in allen öffentlichen Gebäuden gibt und auch aus dem Flugzeug, wo Leuchtstreifen auf dem Boden den Weg zu den Notausgängen kennzeichnen. Und nicht zuletzt ist Europium in unseren Geldscheinen, Ausweisdokumenten und sogar Briefmarken eingearbeitet – als einer der vielen Sicherheitsmarker, um Fälschungen vorzubeugen. Unter einer UV-Lampe leuchten winzige Pigmente unserer Geldscheine in den verschiedensten „Europium“-Farben.