Leuchtfarben verblassen, doch Licht ist nicht ihr größter Feind
Phosphoreszierende Pigmente altern nicht nur durch Licht. Erste Ergebnisse zeigen, welche überraschende Rolle hohe Luftfeuchtigkeit spielt.
Ein Stück Spandex-Stoff mit DayGlo-pinkem Graffiti von Designer Stephen Sprouse aus den Jahren 1984/85. Solche fluoreszierenden Materialien helfen Forschenden zu verstehen, wie Leuchtpigmente altern und warum ihre Farbwirkung mit der Zeit nachlässt.
Foto: Indianapolis Museum of Art at Newfields, Gift of Joanne Sprouse, in memory of her son Stephen Sprouse, 2020.42.
Leuchtpigmente verlieren mit der Zeit ihre Wirkung. Bislang liegt es nahe, dafür vor allem die Beleuchtung verantwortlich zu machen. Neue Untersuchungen aus den USA zeigen jedoch: Bei phosphoreszierenden Pigmenten kann hohe Luftfeuchtigkeit mindestens ebenso stark zur Alterung beitragen – unter bestimmten Bedingungen sogar stärker als Umgebungslicht. Noch handelt es sich allerdings um erste Ergebnisse, nicht um eine abgeschlossene Studie.
Die Ergebnisse stellt die Photochemikerin Sarah Schmidtke Sobeck vom College of Wooster auf der ACS Fall 2026 in Chicago vor. Gemeinsam mit Gregory Smith vom Indianapolis Museum of Art untersucht sie seit Jahren fluoreszierende und phosphoreszierende Materialien. Ursprünglich ging es dabei vor allem um die Frage, wie moderne Kunstwerke mit solchen Farben erhalten werden können. Inzwischen interessiert sich das Team auch für technische Anwendungen.
Hohe Luftfeuchtigkeit lässt Leuchtpigmente altern
Für die aktuellen Arbeiten bestimmten die Forschenden zunächst die Zusammensetzung verschiedener phosphoreszierender Materialien. Anschließend untersuchten sie ihre Photophysik: Wie nehmen sie Licht auf, wie wird Energie zwischengespeichert und wie wird sie wieder als Licht abgegeben? Zudem beobachteten sie, wie sich diese Eigenschaften während der Alterung verändern.
Dabei zeigte sich nach Angaben der American Chemical Society (ACS), dass viele der untersuchten phosphoreszierenden Materialien anorganische Verbindungen und mineralische Pigmente enthalten. Damit unterscheiden sie sich deutlich von den häufig organischen Farbstoffen fluoreszierender Materialien.
Überraschend war vor allem der Einfluss der Umgebung. Eine längere Exposition gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit könne für die Alterung phosphoreszierender Pigmente eine ebenso große und teilweise größere Rolle spielen wie eine längere Einwirkung von Umgebungslicht, berichtet die ACS.
Warum Feuchtigkeit die Leuchteigenschaften verschlechtert, lässt sich aus den bislang veröffentlichten Angaben allerdings nicht ableiten. Auch konkrete Werte zu relativer Luftfeuchtigkeit, Expositionsdauer, Lichtintensität oder zur gemessenen Abnahme der Lumineszenz nennt die ACS-Mitteilung nicht. Damit lässt sich bislang nicht beurteilen, unter welchen Bedingungen Feuchtigkeit tatsächlich stärker wirkt als Licht.
Warum Phosphoreszenz länger anhält
Fluoreszenz und Phosphoreszenz werden umgangssprachlich häufig zusammengefasst, beruhen aber auf unterschiedlichen physikalischen Abläufen.
Fluoreszierende Stoffe geben nach der Anregung durch Licht sehr schnell wieder Strahlung ab. Verschwindet die anregende Lichtquelle, endet auch die Fluoreszenz praktisch unmittelbar.
Bei phosphoreszierenden Materialien kann die aufgenommene Energie dagegen länger gespeichert werden. Je nach Material sind daran langlebige angeregte Zustände oder energetische Fallen in der Materialstruktur beteiligt. Die Energie wird erst nach und nach freigesetzt. Deshalb leuchtet das Material weiter, obwohl die Lichtquelle bereits ausgeschaltet ist.
Eine ebenfalls ungewöhnliche Lumineszenz zeigt das bereits in der Antike hergestellte Pigment Ägyptisch Blau. Es emittiert nach Anregung Licht im nahen Infrarotbereich und wird deshalb heute wieder von Materialforschenden untersucht. Mehr dazu: Ägyptisch Blau: Die Materialtechnik hinter Pompejis teuerster Wandfarbe
Lithopon soll zeigen, wie sich das Nachleuchten verändert
Ein weiterer Teil der aktuellen Forschungsarbeiten beschäftigt sich mit Lithopon, einem weißen Pigment. Eleanor Fleming aus Sobeks Arbeitsgruppe untersucht phosphoreszierende Materialien, die Lithopon enthalten.
Dabei nutzt sie fotografische Verfahren, um festzuhalten, wie lange die Materialien nach einer Anregung mit sichtbarem Licht nachleuchten. Auf diese Weise lässt sich verfolgen, wie sich die Leuchteigenschaften während der Alterung verändern.
Die Arbeiten laufen allerdings noch. Die ACS beschreibt die Feuchteergebnisse ausdrücklich als erste Befunde. Eine peer-reviewte Fachpublikation zu diesen neuen Untersuchungen ist in der Mitteilung nicht genannt.
Auch fluoreszierende Pigmente verändern sich anders als erwartet
Dass die sichtbare Alterung nicht zwangsläufig mit dem Abbau des eigentlichen Farbstoffs beginnt, hatte die Arbeitsgruppe bereits bei fluoreszierenden Materialien beobachtet.
Dort können sogenannte optische Aufheller schneller zerfallen als die farbgebenden Substanzen. Die Aufheller absorbieren Strahlung und tragen zur hohen wahrgenommenen Helligkeit der Farbe bei. Geht ihre Wirkung zurück, erscheint das Material dunkler, obwohl die eigentlichen Farbstoffmoleküle noch vorhanden sein können. Diese Arbeiten wurden bereits in Fachzeitschriften zur Konservierungswissenschaft veröffentlicht.
Gerade bei modernen Kunstwerken erschwert das die Restaurierung: Eine Farbe muss nicht nur unter sichtbarem Licht passen, sondern bei fluoreszierenden Arbeiten gegebenenfalls auch unter UV-Beleuchtung ähnlich reagieren.
Was die Forschung für technische Leuchtfarben bedeuten könnte
Die Arbeiten beschränken sich nicht auf Museen. Fluoreszierende und phosphoreszierende Materialien sind auch für Sicherheitsmarkierungen interessant, weil sie die Sichtbarkeit erhöhen beziehungsweise nach einer vorherigen Anregung ohne aktive Beleuchtung weiterleuchten können.
Sobeck und Smith wollen mit ihren Untersuchungen besser verstehen, wodurch solche Materialien altern. Langfristig könnten diese Erkenntnisse Herstellern helfen, stabilere Leuchtmaterialien zu entwickeln. Als mögliche Anwendung nennt die ACS etwa lumineszierende Farben für Start- und Landebahnen.
Quellen
- American Chemical Society: „The hidden chemistry behind glow-in-the-dark art“, 25.08.2026 – Primärquelle zu den neuen Ergebnissen über Phosphoreszenz, Alterung und Luftfeuchtigkeit. Zur ACS-Mitteilung
- ACS Fall 2026: „Glow in the light & dark: Investigations of the photochemistry of emissive pigments used in art“ – Konferenzbeitrag von Sarah Schmidtke Sobeck. Zum Konferenzbeitrag
- Journal of the American Institute for Conservation: „Shedding Light on Daylight Fluorescent Artists’ Pigments, Part 1: Composition“ – Fachpublikation zur Zusammensetzung fluoreszierender Künstlerpigmente. Zur Fachpublikation
- Journal of the American Institute for Conservation: „Shedding Light on Daylight Fluorescent Artists’ Pigments, Part 2: Spectral Properties and Light Stability“ – Fachpublikation zu optischen Eigenschaften und Lichtstabilität. Zur Fachpublikation
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