Naja, getroffen habe ich nicht ganz, aber Spaß macht es hier trotzdem auf jeden Fall, Minigolf zu spielen. Denn hier im Minigolf Underground in Wuppertal kann man Minigolf auf eine etwas andere Art und Weise erleben, nämlich bei den grell leuchtenden Farben, die ihr hier im Hintergrund seht. Dabei sind die einzigen Lichtquellen im gesamten Raum diese dunkelvioletten Leuchtstoffröhren

an der Decke. Aber wie können diese dunklen Lampen eigentlich diese gesamten hellen Farben erzeugen? Das ist eine Frage, bei der wir uns heute auseinandersetzen wollen. Viel Spaß! Um dieser Frage nachzugehen, sind wir heute wieder an der Bergischen Universität Wuppertal,

nämlich um mit einem Experten zu sprechen auf diesem Gebiet, dem lieben Nico. Hi Nico, schön dich zu sehen. Hallo Niklas. Vielen Dank, dass du dir die Zeit für uns genommen hast. Wir waren jetzt gerade im Golfing Underground. Supergeniale Minigolfanlage mit wirklich richtig schicken Designs an den Wänden in den grellsten, leuchtendsten Farben, aber an den Decken hängen nur ganz dunkle Leuchtstoffröhren und das sind nach meinem Dafürhalten auch die einzigen Lichtquellen

im ganzen Raum. Wie zur Hölle erzeugen diese dunklen Lampen all diese grellen Farben? Photonen kann man konvertieren, d.h. man kann aus energiereichen Photonen energieärmere machen. Und sogar umgekehrt. Eine Abwärtskonvertierung von energiereichen Photonen, die von der Schwarzlichtlampe ausgesendet werden, zu energieärmeren Photonen, das passiert zum Beispiel bei

dir auf der Minigolfanlage, wenn die ganzen Photonen mit den diversen Farbstoffen in den Wänden und den Gegenständen wechselwirken. Und warum wird dann aus dem violetten bzw. ultravioletten Licht grünes und blaues Licht? Ein Teil der Energie geht als Abwärme verloren. Was die Photonen da genau jetzt mit den Molekülen anstellen, dazu habe ich eine kleine Modellanimation, die ist auch kommentiert, die können wir uns jetzt mal anschauen

und da wird alles näher erklärt. Ja, super gern. Also jedes Molekül besitzt bestimmte Energiestufen, in denen sich die Elektronen aufhalten können. Bedeutsam für unseren Fluoreszenzeffekt sind halt die Elektronen auf der höchsten besetzten Energiestufe. Hier sind die dargestellt als zwei entgegengesetzte Pfeile.

Diese Konfiguration, wie wir sie hier sehen, wird als Grundzustand bezeichnet. Die nächsthöhere Energiestufe ist halt die niedrigste unbesetzte Energiestufe. Und innerhalb der Energiestufe existieren mehrere Schwingungszustände. Zwischen denen können die Elektronen durch Aufnahme oder Abgabe von Wärme wechseln.

Trifft jetzt ein Lichtteilchen, ein Photon geeignete Energie auf das Molekül, so wird dieses angeregt. Dabei wechselt ein Elektron aus der höchsten besetzten Energiestufe in ein höheres Schwingungsniveau der niedrigsten unbesetzten Energiestufe. Diese Konfiguration bezeichnen wir als elektronisch angeregten Zustand.

Das Molekül gibt zunächst etwas Energie von Wärme ab, wobei das Elektron das unterste Schwingungsniveau der Energiestufe wechselt. Aus diesem elektronisch angeregten Zustand imitiert das Molekül nur einen Photon und erreicht den Grundzustand.

Unter Abgabe von etwas Wärme gelangt das Elektron wieder in das niedrigste Schwingungsniveau der Energiestufe. Wenn wir jetzt die Energie des absorbierten und imitierten Photons vergleichen, sehen wir, dass das imitierte Photon energieärmer ist. Im Fall der Fluorophore, das sind die speziellen Farbstoffe der Minigolf-Anlage,

wird unsichtbares UV-Licht in sichtbares Licht aller Art umgewandelt. Also das mit der Abwärme, das leuchtet mir komplett ein. Das kennt man ja zum Beispiel auch von Motoren. Aber du hast vorhin auch erwähnt, dass man Photon auch aufwärts konvertieren kann. Also aus Photon mit niedriger Energie, Photon mit höherer Energie machen kann.

Wie soll das denn funktionieren? Na, da gibt es mehrere Möglichkeiten. Ich kann dir das ja mal ganz kurz erklären. Du erklären kannst es mir später. Ich will es zuerst sehen. Sonst glaube ich dir das nicht. Na dann komm mal mit rüber. Okay. Ich kann ja mal hier hinten so, da ist grün. Wenn ich jetzt hier mal so durch die Lösung gehe. Wow. Also und wie du hier siehst, wird aus dem grünen Laserlicht in der Lösung

blaues Laserlicht. Und das blaue Licht ist energiereicher als das grüne, ja? In der Tat. Okay und woher beziehen die Photonen jetzt ihre Energie? Ist die Lösung vielleicht wärmer? Das kannst du ja jetzt mal testen. Mach den Laser aus. Nee, also warm ist die Lösung nicht. Es hat eher so ungefähr Raumtemperatur. Es sei sogar ein bisschen drunter. Also ich glaube, das mit der Temperatur ist ein ziemlicher Fab. Ich glaube, von der Temperatur bekommen die Elektronen, die Photonen nicht ihre Energie.

Richtig, da gibt es einen anderen Trick. Da gibt es einen anderen Trick. Verrätst du mir den? Allerdings. Komm mal mit. Okay. Also in der Lösung sind zwei Stoffe gelöst. Dieses rote und dieses blaue, dieses blaue Form sollen halt die ihren Moleküle darstellen. Wenn ich jetzt die Lösung mit grünem Licht bestrahle, trifft dann zum Beispiel

ein röntiges Photon auf das rote Molekül. Und das ist interessant, weil nur das rote Molekül ein grünes Photon absorbieren kann. Dadurch wird das rote Molekül halt in den angeregten Zustand versetzt. Wenn jetzt das rote Molekül und das blaue Molekül in der Lösung zusammentreffen,

überträgt das rote Molekül seine Energie an das blaue Molekül. Das rote ist also jetzt wieder im Grundzustand und das blaue im angeregten Zustand. Das hält seine Energie ein bisschen. Das Ganze müssen wir jetzt nochmal machen mit einem weiteren Paar, dem hier. Das Ganze nochmal, ein grünes Photon trifft das rote Molekül.

Das wird angeregt, landet hier im angeregten Zustand. Ein weiterer Stoß überträgt hier seine Energie an das blaue Molekül. Das rote ist wieder im Grundzustand und jetzt dieses blaue auch in angeregten Zustand. Wenn jetzt diese zwei blauen Moleküle in der Lösung aufeinandertreffen, überträgt das eine Molekül seine Energie an das andere Molekül.

Das hier landet im Grundzustand und das jetzt in einem höheren angeregten Zustand. Und von dem aus kann das ein blaues Photon aussenden, das wir dann wahrnehmen als blaues Licht. Weil das ja nicht nur mit einem Molekül passiert, sondern mit vielen Trillionen in der Lösung. Und was ich dir hier gerade erklärt habe,

ist eine vereinfachte Version der sogenannten Triplet-Triplet-Annihilation. Also deine Erklärung hat mich jetzt komplett überzeugt und ich muss auch zugeben, der Versuch sah absolut klasse aus. Aber hat das Ganze überhaupt einen praktischen Nutzen? Natürlich hat das Ganze einen praktischen Nutzen. Mit der Methode kann man zum Beispiel Photonen aus dem langweiligen, roten oder sogar infraroten Bereich des Sonnenlichts hochkonvertieren in Photonen, die dann wiederum von Solarzellen benutzt werden

können, um Strom zu erzeugen. Vielen Dank, Nico. Hier habe ich heute jede Menge Neues gelernt, obwohl ich eigentlich nur etwas über eine Minigolfanlage wissen wollte. Und auch in den ganzen anderen Videos, die wir hier an der Universität Wuppertal gedreht haben, war für mich vieles Neues dabei. Ich hoffe für euch auch, ich hoffe ihr habt auch was gelernt. Ansonsten haben wir für euch noch hier unten ganz viele andere Videos verlinkt.

Schaut da gerne rein und dann sehen wir uns da wieder. Macht's gut, ciao!