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04.10.08 Selbstleuchtende, elektrochemische Zellen ersetzen Glühbirnen

Löst Elektrodensandwich die Glühbirne ab?

Was passiert eigentlich, wenn man einen Lichtschalter betätigt? Heute kommt das Licht meistens aus einer klassischen Glühbirne oder einer Leuchtstoffröhre. Forschende der Universität Basel arbeiten an einer Zukunftstechnologie, bei der das Licht in hauchdünnen, selbstleuchtenden Bauelementen entsteht, was beispielsweise grossflächige Raumbeleuchtungen oder speziell dünne Bildschirme ermöglichen würde.

Abb. 1: Lichtemittierende elektrochemische Zellen beruhen auf einer Sandwich-Konstruktion im Nano- bis Mikrometerbereich.
Quelle: Uni Basel

Prof. Edwin Constable und Doktorand Stefan Graber vom Departement Chemie der Universität Basel haben in Zusammenarbeit mit einem Team der Universität Valencia, das unter Leitung von Dr. Henk Bolink steht, bei der Realisierung dieses Vorhabens kürzlich grosse Fortschritte erzielt. Sie entwickelten einen neuartigen Typ von lichtemittierenden elektrochemischen Zellen (LEEC) mit einer überraschend hohen Lebensdauer. Im Gegensatz zur OLED-Technologie (organic light emitting diode), die heute Gegenstand zahlreicher Untersuchungen ist, sollte diese Technik bedeutend kostengünstiger und robuster sein.

Eine LEEC ist im Grunde eine Sandwich-Konstruktion aus zwei Elektroden mit einem hauchdünnen Film von Metallkomplex-Molekülen dazwischen. Auf der einen Seite (Kathode) werden Elektronen auf die Metallkomplex-Moleküle übertragen und auf der anderen (Anode) den Molekülen wieder entzogen. Moleküle mit überschüssigen oder fehlenden Elektronen wandern wegen des angelegten elektrischen Felds durch den Film. Beim Aufeinandertreffen zweier solcher Teilchen "hüpfen" die Elektronen eines Moleküls auf das andere, wobei Licht freigesetzt wird.

Laut Constable ist dieses Konzept schon seit einigen Jahren bekannt. Allerdings hatten auch die besten LEEC nur eine Lebensdauer von wenigen Tagen. "Unser Beitrag ist die Anwendung von simplen chemischen Konzepten, um die Stabilität der Metallkomplex-Moleküle zu erhöhen, was zu Bauelementen mit einer Lebensdauer von mehr als 6'000 Stunden führt; dies entspricht knapp einem Jahr." Das Forscherteam unternimmt nun Anstrengungen, die Effizienz der Module weiter zu erhöhen und die Farbe des emittierten Lichts zu optimieren.

Quelle:

Long-Living Light-Emitting Electrochemical Cells - Control through Supramolecular Interactions
H. J. Bolink, et. al., Adv. Mat. 2008, DOI: 10.1002/adma.200801322

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Selbstleuchtende, elektrochemische Zellen ersetzen Glühbirnen
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2008okt/elektronensandwich.shtm)

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