Lichtemittierende elektrochemische Zellen: Eine neue Generation von Leuchtmitteln?

Der Iridium-Metallkern wird durch eine organische Hülle umschlossen, die ihn innerhalb der LED schützt. Die chemische Struktur der Hülle erlaubt es, die Farbe des emittierten Lichts zu verändern.

Haben Sie schon von LECs gehört? Wahrscheinlich nicht, obwohl diese möglicherweise irgendwann einmal den LEDs Konkurrenz machen könnten. Forscher der Universität Basel forschen an den lichtemittierenden elektrochemischen Zellen.

Im Moment sind LEDs das Leuchtmittel der Wahl für neue Beleuchtungsdesigns. Ob dies langfristig so bleibt, hängt von vielen Faktoren ab: Beispielsweise muss die Herstellung eines eventuellen Nachfolgers nach Möglichkeit kostengünstiger sein, das Leuchtmittel muss höchst effizient arbeiten und auch bezüglich anderer Parameter konkurrenzfähig zur LED sein. Ein Forschungsansatz sieht in lichtemittierenden elektrochemischen Zellen ein Leuchtmittel, das LEDs vielleicht irgendwann Konkurrenz machen könnte.

Im Vergleich zu den durchaus komplexen LEDs, die unter Hochvakuum und bei hohen Temperaturen hergestellt und dabei vor Luft und Wasser geschützt werden müssen, sind LECs einfacher aufgebaut. Sie bestehen aus nur einer Schicht aktiven Materials; außerdem lassen sie sich bei Raumtemperatur und ohne Vakuum fertigen.

Bisher wiesen LECs allerdings eine sehr kurze Lebensdauer auf, was einer kommerziellen Nutzung im Weg stand. Forscherteams aus Basel und Valencia konnten nun unter der Leitung der Basler Chemieprofessoren Catherine E. Housecroft und Edwin C. Constable zeigen, dass dank einer neuen Methode LECs mit einer Lebensdauer von deutlich über 2500 Stunden realisierbar sind. Bei dem neuen Verfahren stabilisieren sogenannte aromatische Molekülringe die molekularen Bausteine.

Dazu bestückten die Forscher Metallkomplexe mit Ringen, die sich von selbst wie eine Hülle um ein Metallmolekül legen. Dies erfolgt ähnlich wie bei einer sich schließenden Blüte. Die flachen, blattartigen Ringe falten sich um das Molekül und machen es dadurch zu einer kompakten und robusten Struktur. Aufgrund der präzisen chemischen Struktur der Hülle ist es außerdem möglich, die Farbe des Lichts anzupassen. Damit könnte es demnächst auch möglich sein, Weißlicht emittierende LECs herzustellen.

 

Literatur
[1] Andreas M. Bünzli, Edwin C. Constable, Catherine E. Housecroft, Alessandro Prescimone, Jennifer A. Zampese, Giulia Longo, Lidón Gil-Escrig, Antonio Pertegás, Enrique Ortí and Henk J. Bolink: Exceptionally long-lived light-emitting electrochemical cells: multiple intracation π-stacking interactions in [Ir(C^N)2(N^N)][PF6] emitters; Chem. Sci., 2015, 1–10 | doi: 10.1039/c4sc03942d