Kemister vid Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) och vid Université de Montréal i Kanada har utvecklat ett molekylärt system som kan göra mycket exakta optiska tryckmätningar.

Ädelstensrubinen fungerade som inspirationskällan. Dock, systemet som utvecklats av teamet som leds av professor Katja Heinze vid JGU Institute of Inorganic Chemistry and Analytical Chemistry och professor Christian Reber vid Université de Montréal är en vattenlöslig molekyl, inte ett olösligt fast ämne. Som rubin, denna molekyl innehåller grundämnet krom som ger den dess röda färg, och den har alltså döpts till molekylär rubin. Denna molekylära rubin kan användas för att mäta tryck både i fast tillstånd som ädelstensrubin och i lösning tack vare dess löslighet. Således, detta molekylära system har potentiella tillämpningar inom materialvetenskap, homogen och heterogen katalys, och alla tänkbara områden där tryckförändringar behöver övervakas. Forskningsresultaten har nyligen publicerats i Angewandte Chemie International Edition .

Att mäta trycket med den molekylära rubinen är mycket enkelt. Den relevanta platsen bestrålas med blått ljus för att absorberas av den molekylära rubinen, som sedan avger infraröd strålning. Beroende på trycket, energin hos det emitterade ljuset varierar på ett mycket känsligt sätt. Det faktiska trycket kan sedan avläsas från luminescensenergin.

De sofistikerade tryckberoende luminescensmätningarna upp till 45, 000 bar har framförts av Sven Otto, en doktorand i Heinzes team, i laboratorierna i Reber-gruppen vid Université de Montréal. Sven Ottos forskningsvistelse finansierades av Materialvetenskap i Mainz (MAINZ) Graduate School of Excellence. "Det experimentella arbetet i Montréal var en fantastisk upplevelse och det framgångsrika proof of concept var helt fantastiskt, " sade Otto. "De högsta trycken som används i en så kallad diamantstädcell är ungefär 45 gånger högre än det som upplevs på den djupaste kända platsen i havet", förklarade Otto. "De mycket stora effekterna som observeras med detta molekylära material är verkligen fantastiska, " tillade professor Christian Reber, en expert på högtrycksluminescensspektroskopi och för närvarande en DAAD-gästforskare vid Mainz University, finansierat av den tyska akademiska utbytestjänsten. Faktiskt, effekterna är upp till tjugo gånger större med de molekylära rubinkristallerna än med den vanligen använda ädelstensrubinen.

Principen för optiska tryckmätningar med krombaserade material är inte ny. Dock, tills nu, alla dessa material har varit helt olösliga som rubin. Tryckmätningar med en enda typ av lösta molekyler som rapporterade tryckförändringar direkt i lösning hade ännu inte uppnåtts. "Dock, vår molekylära rubin kan göra susen, ", sa professor Katja Heinze. "Vi hoppas att våra resultat kommer att bana väg för helt andra tillämpningar utöver de klassiska och vi arbetar för närvarande i denna riktning."