Leuchtmittel

Paul Scherrer Institut findet vielversprechendes Leuchtmaterial

Leuchtende Zukunft: Organische Leuchtdioden (Oleds) wie sie in Handy-Displays Anwendung finden. Für grosse Flächen war die Substanz bis jetzt ungeeignet, da sie teure Metalle benötigt, um die zugeführte elektrische Energie möglichst ergiebig in Licht umzuwandeln. Die günstige Lösung: Kupfer (zVg)

Leuchtende Zukunft: Organische Leuchtdioden (Oleds) wie sie in Handy-Displays Anwendung finden. Für grosse Flächen war die Substanz bis jetzt ungeeignet, da sie teure Metalle benötigt, um die zugeführte elektrische Energie möglichst ergiebig in Licht umzuwandeln. Die günstige Lösung: Kupfer (zVg)

Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind nichts Neues: Sie gelangen seit Jahren in Handy-Displays zum Einsatz und bald auch auf flexiblen Bildschirmen. Das Paul Scherrer Institut (PSI) hat nun ein Material gefunden, das günstiger und ergiebiger ist als bisherige Metalle.

Die Verbindung ist ein gelblicher Feststoff. Löst man sie in einer Flüssigkeit oder bringt eine dünne Schicht davon auf einer Elektrode auf und legt dann einen elektrischen Strom an, leuchtet sie intensiv grün. Die Moleküle nehmen die ihnen zugeführte Energie auf und strahlen sie in Form von Licht nach und nach wieder ab. Elektrolumineszenz heisst dieser Vorgang. Auf diesem Prinzip basieren Leuchtdioden.

"Die grün lumineszierende Substanz ist ein heisser Kandidat, um Oleds herzustellen, organische Leuchtdioden", schreibt das in Villigen (AG) beheimatete PSI in einer Mitteilung vom Freitag. Die Crux: Viele für Oleds in Frage kommende Substanzen enthalten teure Metalle wie Iridium, was sie für grosse Flächen - beispielsweise Raumausleuchtung - unrentabel macht. Ohne solche Substanzen aber ist die Umwandlung der zugeführten Energie in Licht unergiebig, allzuviel geht verloren.

"Preisgünstige und gut verfügbare Metalle wie Kupfer versprechen hier Fortschritte", legt das PSI in einer am Freitag im Fachblatt "Nature Communication" erschienenen Studie dar.

Was macht die Substanz mit der Energie?

Forschende haben die kupferhaltige Verbindung CuPCP in den Fokus genommen. In der Mitte der Moleküle sitzen jeweils vier Kupferatome, umgeben von Kohlenstoff- und Phosphoratomen. "Kupfer ist ein relativ günstiges Metall, und die Verbindung selbst lässt sich gut in grossen Mengen herstellen - ideale Voraussetzungen für einen grossflächigen Einsatz."

Mittels zweier Grossforschungsanlagen am PSI - der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS und dem Freie-Elektronen-Röntgenlaser Swiss FEL - sowie der European Synchrotron Radiation Facility im französischen Grenoble hat ein Team um Grigory Smolentsev, Physiker in der Forschungsgruppe Operando-Spektroskopie, die kurzlebigen angeregten Zustände der Kupferverbindung unter die Lupe genommen. Es zeigte sich, dass aus ihr eine hohe Lichtausbeute herauszuholen ist.

"Jetzt können Forschende darangehen, die Substanz für den Einsatz in Oleds weiter zu optimieren", so das PSI.

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