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StartseiteForschung aktuellLithiumfluorid: Gestatten, Eure Lumineszenz31.08.2011

Lithiumfluorid: Gestatten, Eure Lumineszenz

Mraseks Molekül-Mosaik

Das Molekül dieser Woche heißt Lithiumfluorid. Ein Salz der Flusssäure, das farblose Kristalle ausbildet und mit einer erstaunlichen Eigenschaft aufwartet: Das Molekül hat ein Gedächtnis! Lithiumfluorid-Kristalle können sich daran erinnern, wie stark sie bestrahlt wurden, und eignen sich als Detektoren in Dosimetern. Nicht nur auf der Erde, sondern auch im Weltraum.

Von Volker Mrasek

Lithiumfluorid (Tobias Stengel)
Lithiumfluorid (Tobias Stengel)
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Mraseks Molekül Mosaik

"Das ist eine Vakuumpinzette. Und damit kann ich den kleinen Kristall - der ist ja nicht größer als dreimal drei Millimeter - einfach ansaugen."

Das DLR, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln. Im Biophysiklabor platziert die Fotoingenieurin Christina Körner kleine weiße Plättchen auf einer runden Metallscheibe:

"So, wir legen die Scheibe da in ein Schubfach ein. Da drinnen gibt es einen Motor. Der fasst die Scheibe an und kann sie dann bewegen."

Berger: "Jetzt können wir das Ganze starten."

Die kleinen Fitzelchen sind Lithiumfluorid-Kristalle, die frisch aus dem All zurück sind. Zehn Monate lang waren sie an Bord der Internationalen Raumstation. Jetzt, im Labor, zwingt man sie preiszugeben, was sie sich dabei eingefangen haben, oder genauer: wie viel kosmischer Strahlung sie im All ausgesetzt waren. Christina Körner kann in den Kristallen lesen:

"Also, wenn die Kristalle erhitzt werden, fangen die an zu glühen. Und dieses Licht kann man messen."

Wie ein Akku lädt sich Lithiumfluorid auf, wenn energiereiche Strahlung auf die Kristalle trifft. Thomas Berger, österreichischer Physiker und Leiter der Biophysikarbeitsgruppe im DLR:

"Wird bezeichnet als Thermolumineszenz-Dosimeter. Diese Kristalle haben die Eigenschaft, dass, wenn ionisierende Strahlung auf das Kristallgitter trifft, dass diese ionisierende Strahlung Energie deponiert im Kristall, das heißt, sie heben Elektronen in höhere Energieniveaus. Und das ist im Prinzip die Speicherung der Energie. Je länger Sie quasi diesen Kristall exponieren, desto mehr Dosis sammelt sich an, das heißt, das Kristallgitter an sich ist das Dosimeter."

Wenn man weiß, wie man es anstellen muss, kriegt man den Strahlungsakku auch wieder entladen:

"Sie müssen den Kristall erhitzen. Und das Licht, das der Kristall aussendet, ist proportional zu der Dosis, die der Kristall abbekommen hat."

Schon viermal war Lithiumfluorid auf Mission im All in der Raumstation.

Die Kristalle steckten jedes Mal in einer Puppe aus Kunststoff und Knochen, die den menschlichen Körper simuliert. Rund 6000 einzelne Lithiumfluorid-Plättchen sind in dem Weltraumdummy verbaut. Nicht nur auf der Haut, sondern auch im Körperinneren.

"Ein limitierender Faktor eben für Langzeitaufenthalte im Weltraum ist die Strahlung. Erhöhte Strahlungsexposition könnte zu Krebs führen. Also, Sie müssen versuchen, die Strahlungsexposition der Astronauten so gut wie möglich zu messen, um das Risiko abschätzen zu können."

Dabei ist Lithiumfluorid das Molekül der Wahl für Forscher wie Thomas Berger - der Stoff mit Strahlungsgedächtnis, wie man ihn nennen könnte:

"Sehr poetisch gesagt, aber im Prinzip - ja, ist möglich, ja."

Im DLR-Labor in Köln aber kommen die winzigen Kristalle nach Abschluss der ganzen Messungen in den Ofen. Auf einer Platte, so Körner,

"die ausschaut wie ein Backblech für Muffins, wo halt in jedes Muffin-Förmchen so ein kleiner Kristall reinkommt."

Danach sind die Lithiumfluorid-Kristalle nicht mehr dieselben, ihr Strahlungsgedächtnis - es ist ...

"... vollständig gelöscht."

Berger: "Jetzt können wir das Ganze noch mal starten."

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