Warum Bilder, die im Dunkeln leuchten, allmählich erlöschen

Chemiker und Museumsexperten versuchen zu verstehen, warum dies geschieht. Neue Ergebnisse, die auf der Konferenz der American Chemical Society (ACS Fall 2026) vorgestellt wurden, deuten auf einen unerwarteten Verursacher hin: Bei einigen phosphoreszierenden Pigmenten kann anhaltend hohe Luftfeuchtigkeit ein ebenso wichtiger Faktor für den Zerfall sein wie Lichteinwirkung.

Dies ist für Museen von besonderer Bedeutung. Bislang wurde bei der Konservierung leuchtender zeitgenössischer Kunstwerke großer Wert auf die Begrenzung der Beleuchtung gelegt. Nun zeigen die Forscher, dass auch das Mikroklima kontrolliert werden muss.

Warum manche Farben einfach nur leuchtend sind, während andere nach dem Ausschalten des Lichts nachleuchten

Herkömmliche Farbe erscheint farbig, weil sie einen Teil des auf sie fallenden Lichts absorbiert und einen anderen Teil reflektiert.

Bei lumineszierenden Materialien ist der Mechanismus komplexer: Sie absorbieren Lichtenergie und strahlen diese anschließend wieder ab.

Dabei funktionieren fluoreszierende und phosphoreszierende Materialien unterschiedlich.

Fluoreszierende Farben, wie beispielsweise DayGlo, wirken unter bestimmten Lichtverhältnissen, darunter auch unter UV-Licht, besonders leuchtend. Sie absorbieren die Strahlung und geben einen Teil der Energie nahezu sofort in Form von sichtbarem Licht wieder ab.

Schaltet man die Lichtquelle jedoch aus, verschwindet der Effekt fast sofort.

Phosphoreszierende Materialien sind in der Lage, einen Teil der aufgenommenen Energie länger zu speichern. Nachdem das Licht ausgeschaltet wurde, geben sie diese Energie nach und nach wieder ab und leuchten noch eine gewisse Zeit lang im Dunkeln weiter.

Nach diesem Prinzip funktionieren die vielen bekannten leuchtenden Sternaufkleber, Elemente der Notfallmarkierung und bestimmte künstlerische Materialien.

Die neuen Experimente des Teams um Sarah Schmidtke Sobek vom College of Wooster widmen sich vor allem genau diesen phosphoreszierenden Pigmenten mit Nachleuchten.

Warum das Leuchten mit der Zeit nachlässt

Kein Pigment bleibt chemisch für immer unverändert.

Licht, Sauerstoff, Feuchtigkeit, Temperatur und die Wechselwirkung verschiedener Materialkomponenten lösen nach und nach chemische Reaktionen aus. Diese können sowohl die für das Leuchten verantwortlichen Substanzen selbst als auch das Medium, in dem sich diese Substanzen befinden, verändern.

Das Ergebnis ist visuell erkennbar.

Die Farbe kann dunkler werden. Der fluoreszierende Effekt kann nachlassen. Und phosphoreszierendes Material leuchtet nach dem „Aufladen“ mit Licht nicht mehr so hell oder deutlich kürzer.

Bei herkömmlicher Farbe stellt eine Farbveränderung bereits ein Problem für Restauratoren dar.

Im Falle leuchtender Kunst geht jedoch nicht nur die Farbe verloren. Der künstlerische Effekt selbst verschwindet, der möglicherweise ein zentraler Bestandteil der Absicht des Künstlers war.

Die Luftfeuchtigkeit erwies sich als wichtiger, als die Wissenschaftler erwartet hatten

Sobek und ihre Kollegen bestimmten zunächst die chemische Zusammensetzung der leuchtenden Materialien und untersuchten anschließend deren photophysikalische Eigenschaften – also die Art und Weise, wie sie Energie absorbieren, speichern und Licht abgeben.

Die Forscher stellten fest, dass sich viele phosphoreszierende Pigmente in ihrer Zusammensetzung deutlich von den üblichen fluoreszierenden Farbstoffen unterscheiden.

In im Dunkeln leuchtenden Materialien kommen häufig anorganische Verbindungen und mineralische Bestandteile zum Einsatz, während Tageslicht-Fluoreszenzpigmente organische Farbstoffe enthalten können.

Eines der überraschendsten vorläufigen Ergebnisse war der Einfluss hoher Luftfeuchtigkeit.

Den Forschern zufolge kann eine anhaltende Einwirkung feuchter Umgebungsbedingungen eine ebenso große – unter bestimmten Bedingungen sogar eine größere – Rolle bei der Zersetzung von phosphoreszierenden Materialien spielen wie die langfristige Einwirkung von normalem Licht.

Für die museale Aufbewahrung ist dies ein wesentlicher Aspekt.

Es reicht nicht aus, lediglich die Helligkeit der Lampen zu verringern oder die Belichtungszeit zu verkürzen. Ist das Material empfindlich gegenüber Luftfeuchtigkeit, kann für das Kunstwerk eine strenge Kontrolle der relativen Luftfeuchtigkeit erforderlich sein.

Hier gibt es jedoch eine wichtige Einschränkung.

Die neuen Ergebnisse wurden auf der wissenschaftlichen Konferenz „ACS Fall 2026“ vorgestellt und nicht in einem separaten, veröffentlichten Artikel mit einer vollständigen Beschreibung der Experimente.

In der öffentlichen Mitteilung der American Chemical Society werden keine genauen Werte zur Luftfeuchtigkeit, zur Dauer aller Versuche, zur Anzahl der untersuchten Proben oder zum Prozentsatz des Leuchtkraftverlusts angegeben.

Daher ist die Formulierung:

„Feuchtigkeit zerstört Leuchtfarben schneller als das Licht“

wäre zu stark.

Korrekter wäre es zu sagen, dass sich bei einigen der untersuchten phosphoreszierenden Materialien hohe Luftfeuchtigkeit als wichtiger Alterungsfaktor erwiesen hat und in einzelnen Experimenten möglicherweise eine stärkere Wirkung als Licht hatte.

Bei anderen chemischen Zusammensetzungen kann das Ergebnis anders ausfallen.

Manchmal verdunkelt sich die Farbe, obwohl der Hauptfarbstoff noch erhalten ist

Das Sobek-Team erforscht bereits seit einigen Jahren auch eine andere Art von Materialien – leuchtende Tageslicht-Fluoreszenzpigmente.

Diese Arbeit begann insbesondere mit der Sammlung des amerikanischen Designers Steven Sprouse im Indianapolis Museum of Art at Newfields. Sprouse setzte äußerst leuchtende Rosa-, Grün- und andere DayGlo-Farben aktiv ein.

Es stellte sich heraus, dass eine solche Farbe eine komplexe Mischung aus mehreren Substanzen darstellen kann.

Sie enthält Farbstoffe, eine Polymerbasis sowie spezielle Komponenten, die die visuelle Leuchtkraft verstärken – sogenannte optische Aufheller.

Diese absorbieren ultraviolette Strahlung und strahlen einen Teil der Energie im sichtbaren Spektrum wieder ab, wodurch die Oberfläche heller erscheint.

Die verschiedenen Bestandteile der Mischung altern jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.

Forscher haben festgestellt, dass sich ein optischer Aufheller früher zersetzen kann als der eigentliche Farbpigment.

Infolgedessen wird die Oberfläche dunkler und wirkt weniger eindrucksvoll, obwohl das Pigment, das die Grundfarbe bestimmt, möglicherweise noch erhalten ist.

Für den Restaurator reicht es nicht aus, denselben Farbton zu finden

Dies stellt bei der Restaurierung moderner Kunstwerke ein ungewöhnliches Problem dar.

Nehmen wir an, ein Restaurator muss einen beschädigten Bereich eines leuchtend rosa fluoreszierenden Kunstwerks restaurieren.

Man kann eine neue Farbe auswählen, die unter normalem Tageslicht fast perfekt mit der alten übereinstimmt.

Unter UV-Licht wird jedoch deutlich, dass die beiden Bereiche völlig unterschiedlich leuchten.

Selbst wenn es heute gelingt, eine Übereinstimmung zu erzielen, ist das Problem damit noch nicht gelöst: Das Originalmaterial altert weiter, sodass sich der alte und der restaurierte Bereich in einigen Jahren hinsichtlich Farbe und Leuchtintensität erneut voneinander unterscheiden können.

Daher müssen Restauratoren nicht nur die sichtbare Farbe des Materials beurteilen, sondern auch dessen Verhalten unter verschiedenen Lichtverhältnissen.

Eine einzige leuchtende Farbe kann gleich mehrere chemische Systeme enthalten

Frühere Untersuchungen des Teams haben gezeigt, wie komplex industrielle Fluoreszenzpigmente sein können.

Um deren Zusammensetzung zu bestimmen, mussten die Wissenschaftler gleich mehrere Methoden anwenden – darunter Chromatographie, Massenspektrometrie und Infrarotspektroskopie.

Selbst Materialien, die äußerlich fast identisch aussehen, können unterschiedliche Farbstoffe und Polymergrundlagen enthalten.

Darüber hinaus können Hersteller die Rezepturen im Laufe der Zeit ändern.

Das bedeutet, dass ein modernes Kunstwerk nicht zuverlässig restauriert werden kann, indem man einfach im Geschäft eine Farbe mit ähnlichem Farbton auswählt.

Aus chemischer Sicht könnte es sich um ein völlig anderes Material handeln, das auch ganz anders altert.

Die Wissenschaftler untersuchen zudem Materialien mit lang anhaltendem Nachleuchten

Im Rahmen des aktuellen Projekts beschäftigen sich die Forscher gesondert mit phosphoreszierenden Systemen, die Lithopon enthalten – ein historisch bekanntes weißes Pigment.

Die Studentin Eleanor Fleming nutzt fotografische Methoden, um zu messen, wie lange solche Materialien nach Einwirkung von sichtbarem Licht weiterleuchten.

Die Forscher interessieren sich dafür, wie sich die Intensität und Dauer des Leuchtens im Laufe der Alterung des Materials verändern.

Dabei sollte gewöhnliches Lithopon an sich nicht automatisch als „im Dunkeln leuchtende Farbe“ betrachtet werden. Es handelt sich vielmehr um bestimmte phosphoreszierende Zusammensetzungen, in denen es enthalten ist.

Die gleiche Chemie findet weit über die Museen hinaus Anwendung.

Fluoreszierende und phosphoreszierende Stoffe kommen dort zum Einsatz, wo es notwendig ist, schnell Aufmerksamkeit zu erregen oder die Sichtbarkeit im Dunkeln zu gewährleisten: in Notfallkennzeichnungen, auf Kleidung sowie bei Verkehrs- und technischen Beschilderungen.

Daher ist das Verständnis der Ursachen für den Zerfall nicht nur für Restauratoren von Interesse.

Sollten Wissenschaftler ermitteln können, welche Komponenten leuchtender Systeme besonders empfindlich gegenüber Wasser, Licht oder anderen Einflüssen sind, könnten Hersteller potenziell langlebigere Materialien entwickeln.

Die Forscher nennen unter den möglichen zukünftigen Anwendungsbereichen sogar Beläge und Markierungen für Flugplätze.

Doch dies ist vorerst noch eine Zukunftsperspektive. Bei den neuen Experimenten handelt es sich nicht um Tests einer fertigen Beschichtung auf einer echten Start- und Landebahn.

Es ist unmöglich, die chemische Alterung von Materialien vollständig zu stoppen.

Selbst unter idealen musealen Bedingungen verändern sich Moleküle allmählich. Die Aufgabe der Fachleute besteht darin, den Zersetzungsmechanismus zu verstehen und ihn so weit wie möglich zu verlangsamen.

Für leuchtende Kunst ist dies besonders wichtig.

Ein Kunstwerk kann physisch intakt erscheinen: Die Leinwand ist nicht zerrissen, die Farbe ist nicht abgeblättert, das Bild bleibt erkennbar.

Sind jedoch die für die Fluoreszenz oder das Nachleuchten verantwortlichen Substanzen zerstört, ist ein Teil des ursprünglichen Kunstwerks faktisch bereits verschwunden.

Genau aus diesem Grund untersuchen Wissenschaftler nicht nur, welche Farbe die Farbe hatte, sondern auch, wie sie das Licht beeinflusst hat.

Neue Ergebnisse zeigen, dass die Antwort von einem komplexen Zusammenspiel zwischen chemischer Zusammensetzung und Umgebung abhängt. Licht bleibt einer der Hauptfaktoren für den Alterungsprozess, doch bei einigen Materialien kann sich gewöhnliches Wasser in der Luft als versteckter Feind erweisen.

Quelle

Die neuen Ergebnisse wurden am 25. August 2026 auf der Konferenz „ACS Fall 2026“ der American Chemical Society im Rahmen des Symposiums „Chemistry Behind Art and Art Conservation“ vorgestellt.

Vortrag: „Glow in the light & dark: Investigations of the photochemistry of emissive pigments used in art“.

Die Studie wird von Sarah Schmidtke Sobeck vom College of Wooster, Gregory Smith vom Indianapolis Museum of Art at Newfields und ihren Kollegen durchgeführt.