Moderne smartphoneschermen, evenals vele andere efficiënte lichtbronnen, kostbare en ecologisch problematische zeldzame metalen bevatten. Voor een duurzame toekomst, ingenieurs moeten zich wenden tot duurzame materialen. Onderzoekers van Umeå en Kyushu University laten zien dat dergelijke materialen praktische alternatieven zijn voor efficiënte lichtgevende elektrochemische cellen. De resultaten zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Organische lichtbronnen komen op de markt met veel nieuwe lichtemitterende toepassingen, variërend van medische diagnostiek tot elektronisch textiel. In dit opzicht, de lichtemitterende elektrochemische cel (LEC) is een rijzende ster. Het is een superdunne en flexibele lichtbron, die goedkope en opschaalbare "krantenachtige" productie mogelijk maakt.

Helaas, de meest efficiënte LEC's van vandaag, net als veel andere lichtbronnen, bevatten zeldzame metalen zoals iridium. Dit maakt ze duur en ecologisch problematisch. Het is een uitdaging om puur organische lichtbronnen te fabriceren die efficiënt elektriciteit omzetten in licht en die ook nog eens goedkoop en recyclebaar zijn.

De nieuw ontwikkelde groep van volledig organische lichtemitterende materialen komt overeen met de efficiëntie van de op zeldzame metalen gebaseerde materialen. Deze materialen hebben al veelbelovende resultaten laten zien wanneer ze worden verwerkt in complexe high-end apparaten. Echter, wanneer opgenomen in de minder gecompliceerde en dus goedkopere LEC's, hun prestaties waren tot nu toe niet voldoende.

Een recente studie uitgevoerd door natuurkundigen aan de Universiteit van Umeå, in samenwerking met de Kyushu Universiteit, toont aan dat helder en efficiënt licht haalbaar is met LEC op basis van dergelijke organische lichtemitterende materialen.

Door inzicht te krijgen in en gebruik te maken van de onderscheidende kenmerken van LEC's, zoals de elektrochemische doping, de onderzoekers hebben aangetoond dat deze milieuvriendelijkere materialen een praktisch alternatief zijn in LEC's.

"De LEC heeft misschien een eenvoudig apparaatontwerp, maar de dynamiek die optreedt in die dunne film die lichtemissie mogelijk maakt, is erbij betrokken. Het is een uitgekiende interactie tussen organische halfgeleiders en mobiele ionen, die moeten worden uitgebalanceerd om helder en efficiënt licht te verkrijgen. De efficiëntie van lichtemitterende materialen hangt sterk af van hun nanoscopische omgeving, en het is met dat in gedachten dat we hun prestaties konden verbeteren, " zegt Petter Lundberg, hoofdauteur en promovendus bij de afdeling Natuurkunde, Universiteit van Umeå.