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30.09.2002

Leuchtdioden auf Polymerbasis


Eine neuartige Methode, elektrischen Strom mit Hilfe konjugierter Polymere in Licht zu verwandeln, wurde von einem deutsch-österreichischen Forscherteam entdeckt (Physical Review Letters, 14. Oktober 2002). Leuchtdioden aus Kunststoff, die Strom in Licht verwandeln können, werden schon seit über einem Jahrzehnt intensiv erforscht. Dabei hat sich herausgestellt, daß über die Hälfte der elektrisch generierten Anregungen in dunklen Zuständen verschwinden, die kein Licht ausstrahlen können und statt dessen Wärme generieren. Dies führt im allgemeinen zu einer Reduktion der Lebensdauer solcher Bauelemente sowie zu einer Beschränkung des Wirkungsgrades. Nun haben Forscher vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, dem Institut für Chemie an der Universität Potsdam, dem Christian Doppler Laboratory of Advanced Functional Materials am Institut für Festkörperphysik der TU Graz sowie dem Institut für nanostrukturierte Materialien und Photonik in Weiz, Österreich, entdeckt, daß eine kleine Zahl chemisch gebundener Metallatome ausreicht, diese dunklen Zustände zum Strahlen zu bringen. Die überraschende Entdeckung ist nicht nur technologisch hoch relevant, sondern zeigt auch die große Wirkung auf, die kleinste Verunreinigungen in organischen optoelektronischen Systemen bewirken können. Im allgemeinen unterscheidet man zwischen zwei grundlegenden Emissionsprozessen, der Fluoreszenz und der Phosphoreszenz. Die Phosphoreszenz spielt im Alltag eine wichtige Rolle, wie etwa bei Bildschirmröhren. Sie unterscheidet sich im wesentlichen von der Fluoreszenz durch um Größenordnungen längere Lebensdauern des angeregten Zustandes. Während der Übergang des Angeregten Zustandes zum Grundzustand in der Phosphoreszenz als verboten bezeichnet wird (der sogenannte Tripletzustand), ist er in der Fluoreszenz erlaubt (der Singulettzustand). Daher weisen die meisten Materialien, insbesondere organische Verbindungen wie Farbstoffmoleküle und konjugierte Polymere, überwiegend Fluoreszenz und keine Phosphoreszenz auf. Nun ist das Problem, daß in organischen Leuchtdioden bis zu 75 Prozent der Anregungen im Tripletzustand entstehen und somit im allgemeinen nicht-strahlend, also durch die Erzeugung von Wärme, zerfallen.

Quelle: idw/Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P)




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