Die Seltenerdelemente oder Lanthanoide werden häufig als „Seltene Erden“ bezeichnet, obwohl sie weder selten noch Erden sind. Jedenfalls handelt es sich um die Gruppe von 14 Elementen mit den Nummern 58 bis 71 im Periodensystem. Dazu zählt man häufig auch die verwandten Elemente Scandium, Yttrium und Lanthan.
Alle Lanthanoide (in anderen Worten Seltenerdelemente) sind in elementarer Form weiss glänzende, korrosionsanfällige und relativ weiche, selbstentzündliche Metalle. Ihre chemischen Eigenschaften sind ausserordentlich ähnlich, ihre Trennung erwies sich als Albtraum für Chemiker. Erst dank neuartiger Verfahren wurde im ersten Drittel der 1930er Jahre die Darstellung dieser Elemente und ihrer Verbindungen in reiner Form zur Routine.
Die vierzehn Lanthanoide tragen zum Teil eigentümliche Namen, die aus dem Kontext ihrer Entdeckungsgeschichte hervorgingen. Sie lauten Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium. Promethium ist radioaktiv und kommt in der Natur als Spaltprodukt des Urans nur spurenweise vor. Alle anderen Seltenerdelemente sind stabil, doch zum Teil recht kostspielig und haben darum nur wenige, wenn auch technisch wichtige Anwendungen.
Abbau lohnt sich selten
Die Seltenerdelemente sind also keine Erden: Als solche bezeichnete man bis im 19. Jahrhundert die Oxide. Und Oxide können definitionsgemäss keine Elemente sein. Auch sind sie zumindest in geringen Konzentrationen weit verbreitet. Doch nur an wenigen Orten sind sie so weit angereichert, dass sich der Abbau lohnt. Dies trifft insbesondere in China, Kalifornien und Australien zu. Weil sie im Alltagsleben nicht weit verbreitet und spektroskopisch sowohl im Bereich der Ultraviolett-, Infrarot- und Röntgenstrahlung leicht nachweisbar sind, eignen sich die Seltenerdelemente hervorragend als Markiersubstanzen.
Durch die Kombination von Verbindungen mehrerer solcher Elemente lässt sich eine sehr grosse Zahl einzigartiger Signaturen erstellen, wobei schon Spuren genügen. Mit nur drei der dreizehn stabilen Seltenerdelemente sind 300 Signaturen möglich, mit sechs davon sind es fast 20‘000. Damit kombinierbar sind weitere, im Alltagsleben kaum in Erscheinung tretende aber leicht nachweisbare Elemente oder chemische Verbindungen wie Leuchtstoffe. Damit lassen sich die spektralen Signaturen auf unverwechselbare Weise verändern. Auf dieser Basis entwickelten Mitarbeiter der Firma Swiss Authentification Research and Development AG (SARD) in Tägerwilen (TG) einen Stift, mit dem sich beispielsweise an der Rückseite einer Bildleinwand eine kleine (ein Durchmesser von 4 Millimeter reicht meistens aus), unauffällige, jedoch stark haftende und nahezu perfekt fälschungssichere Markierung anbringen lässt.
Stabile Substanz
Für jeden einzelnen Stift wird die Markierungssubstanz massgeschneidert, ist also einzigartig und identifiziert den markierten Gegenstand auf absolut eindeutige Weise. Dazu liefert SARD auch ein kompaktes Laser-Handgerät, das die spektralen Emissionslinien von Seltenerdelementen anregt, registriert und mit den gespeicherten Originaldaten vergleicht. Auf diese Weise lässt sich ein markiertes Objekt innerhalb von Sekunden eindeutig identifizieren. Die Markierungssubstanz ist bis zu hohen Temperaturen stabil; sie ist chemikalienresistent wie auch inert und toxikologisch unbedenklich. Eine Beschädigung der markierten Gegenstände ist ausgeschlossen. Die Trägerflüssigkeit verdunstet innerhalb weniger Sekunden; sie ist dem zu markierenden Materialien wie Stoff, Karton, Glas, Holz oder Metall angepasst. Anwendungen des SARD-Systems dürften sich vor allem bei Gemälden finden, die von Museen ausgeliehen wurden oder bei einem Kunstraub abhanden gekommen sind. Bei der Rückkehr ins Museum kann mit der SARD-Markierung auf einfache Weise sichergestellt werden, dass es sich wirklich um das betreffende Objekt handelt und nicht um eine auch noch so raffinierte Kopie.
Für eine solche Authentifizierung waren bisher zeitaufwändige und kostspielige Gutachten von Experten notwendig, für die oft röntgenografische, gaschromatische und mikroskopische Untersuchungen benötigt wurden. Dazu kam unter Umständen sogar eine Altersbestimmung nach der Kohlenstoff-14-Methode. Ganz neu ist die Idee der Markierung mit Hilfe genau definierter Mischungen von Lanthanoiden übrigens nicht. Schon in den 1990er Jahren wurde ein solches Verfahren von der Westschweizer Firma Plastlabor zur Identifizierung des Ursprungs und des Herstellungsdatums von Sprengstoffen patentiert. Diesbezügliche Tests wurden von der Polizei erfolgreich durchgeführt, vor und nach der Explosion. Doch die Sprengstoffhersteller befürchteten zusätzliche Kosten und Erschwernisse. Das Verfahren wurde darum nicht in die Praxis umgesetzt.
Quelle: Swiss Authentification Research and Development AG (SARD), www.swiss-authentification.ch
