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Chrom-Ionen als Farbzentren befinden sich in natürlichen und synthetischen
Schmucksteinen,
z.B. Spinellen, welche bei kleinem Chromgehalt rosafarben sind [Schmitz-DuMont,
O. 1959], deren Endglied MgCr2O4 jedoch grün
ist [Verwey, E.J.W. 1947]. Eine steuerbare Farbigkeit, abhängig von
der Größe der Gitterlücke, die dem Chrom(III) zur Verfügung
steht, findet sich bei Chromaluminiumoxid-Mischkristallen.
[Schmitz-Du Mont, O. 1959]
Von Saphiren Al2O3mit Spuren Ti(III) (blau)
und
Rubinen Al2O3mit Spuren Cr(III) (rot) züchtet
man gute Einkristalle [Verneuil, A.V. 1902 u. 1904], die den geologischen
Fundstücken in der Qualität um nichts nachstehen. Neben der Verwendung
als Schmuckstein [Liebertz, J. 1973] gibt es mittlerweile eine breite Palette
technischer Anwendungen, z.B. als Laserkristalle für rotes Licht (Rubinlaser
mit der Lichtwellenlänge 694,3 Nanometer).
Durch hydrostatischen Druck auf den Rubin, der 1960 der erste
Laserkristall war, kann die Frequenz des abgestrahlten Rotlichts leicht
geändert werden. Dies wird in der Hochdruckmeßtechnik angewant,
da die Anregung und Abstrahlung des Lichts mit anschließender spektraler
Zerlegung nur einen winzigen Kristallsplitter in einer Druckzelle sowie
ein Sichtfenster erfordert. Allerdings ist die Druckabhängigkeit der
Rubinlumineszenz sehr gering und auch hier sucht man nach alternativen
Verbindungen. Ein Titan(III)-Saphirkristall emittiert breitbandig Laserlicht
und kann von 10000-15000 cm-1 abgestimmt werden. Im Spektralbereich
um das Maximum der Emission
(Lichtwellenlänge 800 Nanometer) ist er leistungsstärker
und einfacher handhabbar als ein Farbstofflaser. Chrom(III)-dotiertes Berylliumaluminiumoxid
(Alexandrit) hat sich als Laserkristall für den gleichen Spektralbereich
(12000 cm-1 bis 14000 cm-1) bereits kommerziell durchgesetzt,
da hier schon das Pumpen mit einer einfachen Lampe gelingt.
Während Übergangsmetalloxide als einfach zu handhabende
und beständige Kristalle keine lasertaugliche Strahlung im ultraviolett-Bereich
erzeugen können, sind sie bestens für den Infrarotbereich geeignet.
[Alfano, R.R. 1992, 1993][Hazenkamp, M.F. 1995 und 1996]
Für sowohl die Farbe wie die Lumineszenz ist von Interesse,
auf welchem Gitterplatz das farbgebende Ion liegt. Um darüber Information
zu erhalten, müssen die Methoden der optischen und Infrarot-Spektroskopie,
die EPR-Spektroskopie und weitere Untersuchungen herangezogen und kombiniert
werden.
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