Kredit:Technical University München
En låg kostnad och lätttillverkad belysningsteknik kan tillverkas med ljusemitterande elektrokemiska celler. Sådana celler är elektroniska och joniska tunnfilmsenheter som genererar ljus efter att en låg spänning applicerats. Forskare vid tekniska universitetet i München (TUM) och universitetet i Turin har nu använt omfattande dataanalys för att skapa förstklassiga elektrokemiska celler från kopparkomplex som avger blått och vitt ljus.
Ljusemitterande elektrokemiska celler (LEC) är de enklaste och billigaste tunnfilmsbelysningsanordningarna som finns tillgängliga hittills. De består av ett enda aktivt lager. De används till exempel som elektroluminiscerande bläck och klistermärken.
Effekten av elektroluminescens demonstrerades första gången 1905. Vid den tiden upptäckte två forskare närvaron av ljus under applicerad spänning i olika mineraler och metaller och kunde korrelera intensiteten till spänning och värmegenerering. Deras prototyper anses vara de första lysdioderna. "Men teknisk användning av effekten blev möjlig först senare och medan de välkända lysdioderna eller lysdioderna är halvledarenheter som avger ljus när en elektrisk spänning appliceras, de ljusemitterande elektrokemiska cellerna eller LEC:erna som vi tittar på följa en annan princip", förklarar Rubén D. Costa, professor i biogena funktionella material vid TUM.
Övergång från laboratorie till verklig marknad svår än så länge
Forskargrupperna för professor Ruben D. Costa vid TUM Campus Straubing för bioteknik och hållbarhet och professor Claudia Barolo vid universitetet i Turin har nu utvecklat det första tillvägagångssättet för att utveckla LEC-strålare i så kallade aktiva lager. Baserat på koppar(l)-komplex skapar dessa LEC:er utmärkt blått och vitt ljus.
"Utvecklingen av billiga enheter som sänder ut vitt och blått ljus är mycket önskvärt och har många fördelar. Den tidigare bristen på blå sändare har dock hindrat övergången från laboratoriet till den verkliga marknaden. Följaktligen är skapandet av blå sändare en allmän milstolpe inom tunnfilmsbelysning. När blå enheter väl är här kommer vi relativt enkelt att kunna tillverka vitt ljus”, säger professor Costa. Det är just blå sändare som forskargrupperna nu har lyckats skapa.
Datavetenskap som ett nytt tillvägagångssätt
Forskargrupperna från Straubing och Turin har framgångsrikt använt datavetenskapliga verktyg för att fastställa ett statistiskt samband mellan röntgenstrukturen och de elektroniska egenskaperna hos koppar(l)-komplexen dimin- och difosfinligander. Samtidigt har de studerat de strukturella och elektroniska parametrarna och deras inbördes samband för att bestämma emissionsfärg, effektivitet och luminescens hos enheterna.
Efter omfattande datautvärdering av olika kända tillvägagångssätt har en ny design dykt upp för blå LEC som ger utmärkt prestanda jämfört med enheter med konventionella sändare.
Högpresterande vita LEC:er med koppar(l)-komplex
"Med de nya högpresterande blå LEC:erna kan koppar(l)-baserade vita enkellagers LEC:er med högkvalitativt vitt ljus och ett färgåtergivningsindex på 90 realiseras", säger professor Claudia Barolo vid universitetet i Turin. Färgåtergivningsindexet indikerar hur naturliga färger på upplysta objekt visas under en given ljuskälla och har ett maximalt värde på 100, så ett värde på 90 är redan mycket bra.
Detta arbete pekar på ett nytt sätt att effektivisera designen av strålare och aktiva lager i tunnfilmsbelysning. "Vi är övertygade om att vår analytiska modell är ett första steg mot avancerade maskininlärningsmetoder för findesign av andra aktiva föreningar också", säger professor Costa. + Utforska vidare
