Voor de eerste keer, het is mogelijk geworden om functionele OLED-elektroden te maken van grafeen. Het proces is ontwikkeld door Fraunhofer-onderzoekers samen met partners uit de industrie en het onderzoek. De OLED's kunnen bijvoorbeeld, worden geïntegreerd in aanraakschermen, en het wondermateriaal grafeen belooft vele andere toepassingen voor de toekomst.

Het Fraunhofer Instituut voor Organische Elektronica, Electron Beam en Plasma Technology FEP uit Dresden, samen met partners, is er voor het eerst in geslaagd OLED-elektroden uit grafeen te maken. De elektroden hebben een oppervlakte van 2 × 1 vierkante centimeter. "Dit was een echte doorbraak in onderzoek en integratie van extreem veeleisende materialen, ", zegt FEP's projectleider Dr. Beatrice Beyer. Het proces is ontwikkeld en geoptimaliseerd in het door de EU gefinancierde project "Gladiator" (Graphene Layers:Production, Karakterisering en integratie) samen met partners uit de industrie en onderzoek.

Grafeen wordt beschouwd als een nieuw wondermateriaal. De voordelen van de koolstofverbinding zijn indrukwekkend:grafeen is licht, transparant en extreem hard en heeft meer treksterkte dan staal. Bovendien, het is flexibel en extreem geleidend voor warmte of elektriciteit. Grafeen bestaat uit een enkele laag koolstofatomen die in een soort honingraatpatroon zijn samengevoegd. Het is slechts 0,3 nanometer dik, dat is ongeveer een honderdduizendste van een mensenhaar. Grafeen heeft een verscheidenheid aan toepassingen - bijvoorbeeld als touchscreen in smartphones.

Chemische reactie van koper, methaan en waterstof

De productie van de OLED-elektroden vindt plaats in een vacuüm. In een stalen kamer, een wafelplaat van zeer zuiver koper wordt verwarmd tot ongeveer 800 graden. Het onderzoeksteam levert dan een mengsel van methaan en waterstof en zet een chemische reactie op gang. Het methaan lost op in het koper en vormt koolstofatomen, die zich over het oppervlak verspreiden. Dit proces duurt slechts enkele minuten. Na een afkoelfase, een dragerpolymeer wordt op het grafeen geplaatst en de koperplaat wordt weggeëtst.

Het Gladiator-project werd gelanceerd in november 2013. Het Fraunhofer-team werkt aan de volgende stappen tot de afronding in april 2017. Tijdens de rest van het project, onzuiverheden en defecten die optreden tijdens de overdracht van het flinterdunne grafeen op een ander dragermateriaal moeten worden geminimaliseerd. Het project wordt ondersteund door de Europese Commissie met in totaal 12,4 miljoen euro. De belangrijke industriële partners van het Fraunhofer Instituut zijn het Spaanse bedrijf Graphenea S.A., die verantwoordelijk is voor de productie van de grafeenelektroden, evenals het Britse Aixtron Ltd., die verantwoordelijk is voor de bouw van de productie-CVD-reactoren.

Toepassingen van fotovoltaïsche energie tot medicijnen

"Over twee tot drie jaar zouden de eerste producten al gelanceerd kunnen worden", zegt Beyer vol vertrouwen. Door hun flexibiliteit, de grafeenelektroden zijn ideaal voor touchscreens. Ze breken niet wanneer het apparaat op de grond valt. In plaats van glas, men zou een transparante polymeerfilm gebruiken. Er zijn ook veel andere toepassingen denkbaar:in vensters, het transparante grafeen zou de lichttransmissie kunnen regelen of dienen als elektrode in polarisatiefilters. Grafeen kan ook worden gebruikt in fotovoltaïsche, hightech textiel en zelfs in de geneeskunde.