Een goedkope en gemakkelijk te vervaardigen verlichtingstechnologie kan worden gemaakt met lichtgevende elektrochemische cellen. Dergelijke cellen zijn dunne-film elektronische en ionische apparaten die licht genereren nadat een lage spanning is aangelegd. Onderzoekers van de Technische Universiteit van München (TUM) en de Universiteit van Turijn hebben nu uitgebreide data-analyse gebruikt om eersteklas elektrochemische cellen te maken van kopercomplexen die blauw en wit licht uitstralen.

Light-emitting elektrochemische cellen (LEC's) zijn de eenvoudigste en goedkoopste dunnefilmverlichtingsapparaten die tot nu toe beschikbaar zijn. Ze bestaan ​​uit een enkele actieve laag. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt als elektroluminescente inkten en stickers.

Het effect van elektroluminescentie werd voor het eerst aangetoond in 1905. In die tijd ontdekten twee wetenschappers de aanwezigheid van licht onder aangelegde spanning in verschillende mineralen en metalen en waren ze in staat de intensiteit te correleren met spanning en warmteontwikkeling. Hun prototypes worden beschouwd als de eerste LED's. "Technisch gebruik van het effect werd echter pas later mogelijk en terwijl de bekende light-emitting diodes of LED's halfgeleiderapparaten zijn die licht uitstralen wanneer een elektrische spanning wordt aangelegd, de light-emitting elektrochemische cellen of LEC's waar we naar kijken een ander principe volgen", legt Rubén D. Costa, hoogleraar biogene functionele materialen aan de TUM, uit.

Overgang van laboratorium naar echte markt tot nu toe moeilijk

De onderzoeksgroepen van professor Ruben D. Costa van de TUM Campus Straubing for Biotechnology and Sustainability en professor Claudia Barolo van de Universiteit van Turijn hebben nu de eerste benadering ontwikkeld om LEC-stralers in zogenaamde actieve lagen te ontwikkelen. Deze LEC's zijn gebaseerd op koper(l)-complexen en creëren uitstekend blauw en wit licht.

"De ontwikkeling van goedkope apparaten die wit en blauw licht uitstralen is zeer gewenst en heeft veel voordelen. Het eerdere gebrek aan blauwe emitters heeft echter de overgang van het laboratorium naar de echte markt belemmerd. Dienovereenkomstig is het creëren van blauwe emitters een algemene mijlpaal in dunnefilmverlichting. Als er eenmaal blauwe apparaten zijn, kunnen we relatief eenvoudig apparaten met wit licht maken", zegt professor Costa. Het zijn precies blauwe stralers die de onderzoeksgroepen nu hebben weten te creëren.

Datawetenschap als nieuwe benadering

De onderzoeksgroepen van Straubing en Turijn hebben met succes datawetenschapstools gebruikt om een ​​statistische relatie te leggen tussen de röntgenstructuur en de elektronische kenmerken van de koper(l)-complexen dimine- en difosfineliganden. Tegelijkertijd hebben ze de structurele en elektronische parameters en hun onderlinge relaties bestudeerd om de emissiekleur, efficiëntie en luminescentie van de apparaten te bepalen.

Na uitgebreide gegevensevaluatie van verschillende bekende benaderingen, is er een nieuw ontwerp ontstaan ​​voor blauwe LEC's die uitstekende prestaties leveren in vergelijking met apparaten met conventionele zenders.

Hoogwaardige witte LEC's met koper(l)complexen

"Met de nieuwe hoogwaardige blauwe LEC's kunnen op koper(l) gebaseerde enkellaagse witte LEC's met wit licht van hoge kwaliteit en een kleurweergave-index van 90 worden gerealiseerd", zegt professor Claudia Barolo van de Universiteit van Turijn. De kleurweergave-index geeft aan hoe natuurlijke kleuren van verlichte objecten verschijnen onder een bepaalde lichtbron en heeft een maximale waarde van 100, dus een waarde van 90 is al erg goed.

Dit werk wijst op een nieuwe manier om het ontwerp van emitters en actieve lagen in dunnefilmverlichting te stroomlijnen. "We zijn ervan overtuigd dat ons analytische model een eerste stap is in de richting van geavanceerde machinale leermethoden voor het fijne ontwerp van andere actieve verbindingen", zegt professor Costa. + Verder verkennen

Flexibele LEC-componenten voor efficiënte lichtemissie