Moderna smartphoneskärmar, såväl som många andra effektiva ljuskällor, innehåller dyra och miljöproblematiska sällsynta metaller. För en hållbar framtid, ingenjörer måste vända sig till hållbara material. Forskare vid Umeå och Kyushu universitet visar att sådana material är praktiska alternativ för effektiva ljusemitterande elektrokemiska celler. Resultaten publiceras i Naturkommunikation .

Organiska ljuskällor kommer in på marknaden med många nya ljusemitterande tillämpningar som sträcker sig från medicinsk diagnostik till elektroniska textilier. I denna aspekt, den ljusemitterande elektrokemiska cellen (LEC) är en stigande stjärna. Det är en supertunn och flexibel ljuskälla, vilket möjliggör billig och uppskalbar "tidningsliknande" tillverkning.

Tyvärr, dagens mest effektiva LEC, som många andra ljuskällor, innehåller sällsynta metaller som iridium. Detta gör dem dyra och miljöproblematiska. Att tillverka rent organiska ljuskällor som är effektiva för att omvandla el till ljus som också är billigt och återvinningsbart är en utmaning.

Den nyutvecklade gruppen av helt organiska ljusavgivande material matchar effektiviteten hos de sällsynta metallbaserade. Dessa material har redan visat lovande resultat när de ingår i komplexa avancerade enheter. Dock, när de ingår i de mindre komplicerade och därmed billigare LEC:erna, deras prestation har inte varit tillräcklig förrän nu.

En nyligen genomförd studie gjord av fysiker vid Umeå universitet, i samarbete med Kyushu University, visar att ljust och effektivt ljus kan uppnås från LEC baserat på sådana organiska ljusavgivande material.

Genom att förstå och använda sig av de utmärkande egenskaperna hos LEC, såsom elektrokemisk dopning, forskarna har visat att dessa miljömässigt grönare material är ett praktiskt alternativ i LEC.

"LEC kan ha en enkel enhetsdesign, men dynamiken som uppstår i den tunna filmen som möjliggör ljusemission är inblandad. Det är en sofistikerad interaktion mellan organiska halvledare och mobila joner, som måste balanseras för att få ett starkt och effektivt ljus. Effektiviteten hos ljusemitterande material beror mycket på deras nanoskopiska omgivning, och det är med det i åtanke vi kunde öka deras prestationer, säger Petter Lundberg, huvudförfattare och doktorand vid institutionen för fysik, Umeå universitet.