Anorganische lumineszente (photoaktive) Materialien spielen eine immer größere Rolle für viele Anwendungen: Das Spektrum reicht von neuen Komponenten für Leuchtdioden (LEDs) über Stoffe, die für die medizinische und biologische Bildgebung infrarotes in sichtbares Licht umwandeln, die Photovoltaik bis hin zur nicht-invasiven optischen Temperaturmessung für die Katalyse oder Tumortherapie.
Jun.-Prof. Dr. Markus Suta will in Düsseldorf solche photoaktiven Materialien herstellen, untersuchen und mit Hilfe von Modellierungen genau verstehen. Diese Modelle werden ihm auch die Möglichkeit geben, die Materialien für spezielle Anwendungen gezielt zu designen. Insbesondere die Ionen einer bestimmten Elementgruppe, der Lanthanoide, stehen im Fokus seiner Forschung, also zum Beispiel die Elemente Europium, Gadolinium und Neodym. Je nach gewähltem Ion und Verbindung zeigen diese sehr charakteristische und effiziente Lumineszenz vom ultravioletten über den sichtbaren bis hin in den nahen Infrarot-Bereich und decken daher einen großen Teil des elektromagnetischen Spektrums ab.
Zum Einsatz kommen sowohl nano- als auch mikrokristalline Materialien: Chemisch und thermisch stabile anorganische Verbindungen, denen ein kleiner Teil an lumineszenten Ionen beigemengt wird. Nanokristalline Materialien können oft mit anderen Molekülen weiter funktionalisiert werden, wodurch gleich mehrere Eigenschaften miteinander vereint werden können. Mikrokristalline Verbindungen eignen sich besonders für Anwendungen bei höheren Temperaturen, in LEDs oder aber, um grundlegende optische Effekte besser zu verstehen.
Ein für Markus Suta besonders spannendes Forschungsfeld ist die „optische Thermometrie“. Da die Lumineszenz vielfach temperaturabhängig ist, lässt das optische Signal eines Leuchtstoffs auch Rückschlüsse auf die Temperatur zu. Dies ermöglicht es unter anderem, andernfalls schwierig zugängliche Temperaturschwankungen auf Oberflächen von Katalysatoren, in biologischen Medien oder in der Mikroelektronik messbar zu machen, ohne dabei deren Funktionsweise zu beeinträchtigen. Auf diese Weise lassen sich die für mikroskopische Größenskalen nicht mehr geeigneten Wärmebild- oder Nachtsichtkameras sinnvoll ergänzen.
Prof. Suta wird auch an dem von der DFG geförderten Graduiertenkolleg ModISC an der HHU mitwirken. Im Kontext seiner Arbeit betont er: „Die Wirkungsweise und Kontrolle lumineszenter Thermometer werden maßgeblich durch die Kinetik im angeregten Zustand bestimmt, also wie schnell die angeregten Zustände Licht emittieren oder aber zwei Zustände in ein thermisches Gleichgewicht miteinander kommen. Das Graduiertenkolleg versucht Antworten auf sehr ähnliche Fragestellungen in Bezug auf das Zusammenspiel zwischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz zu finden. Das hat beispielsweise Relevanz für organische Leuchtdioden (OLEDs).“
Zur Person
Markus Suta (geboren 1990 in Siegen) studierte Chemie an der Universität Siegen (Masterabschluss 2012). Er promovierte ebenfalls in Siegen im Jahr 2017 mit Auszeichnung im Bereich Anorganische Chemie mit Arbeiten zur Lumineszenz zweiwertiger Seltenerd-Ionen und Exzitonen in ionischen Halogenidoperowskit-Verbindungen, die als Strahlungsdetektoren genutzt werden können.
Während seiner Promotionszeit schloss er ein Zweitstudium der Physik in Siegen ab (Masterabschluss 2019) und spezialisierte sich dabei in Theoretischer Teilchenphysik. Diese Kombination aus experimenteller und theoretischer Arbeit verfeinerte er als Postdoc an der Universiteit Utrecht in den Niederlanden. Seit dem 1. Mai 2021 ist er Juniorprofessor für „Anorganische Photoaktive Materialien“ an der HHU.
Suta wurde bereits mit mehreren Preisen und Stipendien ausgezeichnet. Während seines Chemiestudiums förderte ihn die Studienstiftung des Deutschen Volkes, ebenfalls war er Finalist des weltweiten Reaxys PhD Preissymposiums 2017. Seine Publikationsliste weist derzeit 33 Veröffentlichungen auf, davon vierzehn als Erstautor und bereits sechs als korrespondierender Autor. Zwischen 2019 und 2021 war Suta als einer der Autoren für die „Blickpunkt Anorganik“-Reihe der GDCh-Zeitschrift „Nachrichten aus der Chemie“ tätig.