För första gången, det har varit möjligt att tillverka funktionella OLED-elektroder av grafen. Processen har utvecklats av Fraunhofer-forskare tillsammans med partners från industri och forskning. OLED:erna kan, till exempel, integreras i pekskärmar, och mirakelmaterialet grafen lovar många andra tillämpningar för framtiden.

Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Elektronstråle- och plasmateknologi FEP från Dresden, tillsammans med partners, har för första gången lyckats tillverka OLED-elektroder av grafen. Elektroderna har en yta på 2 × 1 kvadratcentimeter. "Detta var ett verkligt genombrott inom forskning och integration av extremt krävande material, " säger FEP:s projektledare Dr Beatrice Beyer. Processen utvecklades och optimerades i det EU-finansierade projektet "Gladiator" (Graphene Layers:Production, Karakterisering och integration) tillsammans med partners från industri och forskning.

Grafen anses vara ett nytt mirakelmaterial. Fördelarna med kolföreningen är imponerande:grafen är lätt, transparent och extremt hård och har mer draghållfasthet än stål. Dessutom, den är flexibel och extremt ledande för värme eller elektricitet. Grafen består av ett enda lager av kolatomer som är sammansatta i ett slags bikakemönster. Den är bara 0,3 nanometer tjock, vilket är ungefär hundra tusendels av ett människohår. Grafen har en mängd olika tillämpningar – t.ex. som pekskärm i smartphones.

Kemisk reaktion av koppar, metan och väte

Tillverkningen av OLED-elektroderna sker i vakuum. I en stålkammare, en oblatplatta av högren koppar värms upp till cirka 800 grader. Forskargruppen tillför sedan en blandning av metan och väte och sätter igång en kemisk reaktion. Metanet löser sig i kopparn och bildar kolatomer, som sprider sig på ytan. Denna process tar bara några minuter. Efter en kylningsfas, en bärarpolymer placeras på grafenen och kopparplattan etsas bort.

Gladiatorprojektet lanserades i november 2013. Fraunhofer-teamet arbetar med nästa steg fram till avslutningen i april 2017. Under återstoden av projektet, föroreningar och defekter som uppstår under överföringen av den wafer-tunna grafenen till ett annat bärarmaterial ska minimeras. Projektet stöds av EU-kommissionen med totalt 12,4 miljoner euro. Fraunhofer-institutets viktiga industriella partners är det spanska företaget Graphenea S.A., som är ansvarig för produktionen av grafenelektroderna, såväl som brittiska Aixtron Ltd., som ansvarar för konstruktionen av produktions-CVD-reaktorerna.

Tillämpningar från solceller till medicin

"De första produkterna kan redan lanseras om två till tre år", säger Beyer med tillförsikt. På grund av deras flexibilitet, grafenelektroderna är idealiska för pekskärmar. De går inte sönder när enheten faller till marken. Istället för glas, man skulle använda en transparent polymerfilm. Många andra tillämpningar är också tänkbara:i Windows, den transparenta grafenen skulle kunna reglera ljustransmissionen eller fungera som en elektrod i polarisationsfilter. Grafen kan också användas i solceller, högteknologiska textilier och även inom medicin.