Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuartige LEDs weisen den Weg zu günstigeren Bildschirmen

08.11.2013
Einsatz z. B. in Smartphones oder auch als Leuchtfliesen fürs Bad denkbar / Kooperation der Universitäten Bonn und Regensburg

Forscher der Universitäten Bonn und Regensburg haben einen neuartigen Typus organischer Leuchtdioden (OLEDs) entwickelt. Die Mini-Lämpchen eignen sich für den Bau besonders energiesparender und kostengünstiger Bildschirme. Diese könnten etwa in Smartphones, Tablet-PCs oder TV-Geräten zum Einsatz kommen.


Neuartige Moleküle für OLEDs. Durch einen Trick wird die Orientierung der "Kompass-Nadel" des Moleküls durcheinander gewirbelt, so dass effizientere Lichtemission erfolgen kann.

John Lupton

Auch Anwendungen wie leuchtende Fliesen für Küche oder Bad sind denkbar. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse nun in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ vorgestellt (DOI: 10.1002/anie.201307601).

OLEDs kommen schon heute in den Displays von Smartphones oder Digitalkameras zum Einsatz. Sie ermöglichen ein besonders brillantes, kontrastreiches Bild, haben aber einen entscheidenden Nachteil: Sie können normalerweise nur ein Viertel der eingesetzten elektrischen Energie in Licht umwandeln. Diese Ausbeute lässt sich zwar erhöhen, indem man das Display mit kleinen Mengen Platin oder Iridium „verunreinigt“. Diese Elemente sind aber selten und teuer. Die Herstellung hochwertiger OLED-Displays war daher bislang eine relativ kostspielige Angelegenheit.

Das könnte sich in Zukunft ändern. Die Wissenschaftler aus Bonn, Regensburg und den USA haben nämlich einen neuen Typus von OLEDs hergestellt, der auch ohne Edelmetalle das Potenzial für hohe Lichtausbeuten aufweist. Damit könnten OLED-Bildschirme bald deutlich kostengünstiger werden.

OLEDs sind gar nicht organisch
OLEDs heißen so, weil sie in ihrer Reinform aus organischen Molekülen bestehen – das bedeutet, sie sind nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff aufgebaut. Das Funktionsprinzip einer organischen Leuchtdiode ist einfach: Ein dünner Film der Moleküle wird mit zwei Elektroden verbunden. Diese werden an eine Batterie angeschlossen, so dass ein elektrischer Strom aus positiven und negativen Ladungen fließt. Treffen diese Ladungen aufeinander, so vernichten sie sich in einem Lichtblitz.

Da sich positive und negative Ladungen anziehen, sollte die Lichterzeugung im Prinzip auch sehr effizient klappen. Doch besitzen elektrische Ladungen zusätzlich ein magnetisches Moment – Wissenschaftler sprechen vom „Spin“. Ladungen mit gleichem Spin stoßen sich ab, ähnlich wie die Nordpole zweier Magneten. Diese Abstoßung überwiegt sogar die Anziehung zwischen positiven und negativen Ladungen. Haben unterschiedliche Ladungen denselben Spin, gibt es also keinen Lichtblitz. Stattdessen wird die elektrische Energie in Wärme umgewandelt.

In normalen OLEDs ist das leider sehr häufig der Fall: Drei Viertel aller Ladungen tragen denselben Spin. Sie zeigen quasi wie Kompassnadeln in dieselbe Richtung und können sich nicht berühren. Entsprechend gering ist die Lichtausbeute. Die OLED-Hersteller haben aber einen Trick ersonnen, um diese Ausbeute zu erhöhen: Sie wirbeln die Kompassnadeln mit einem noch stärkeren Magneten durcheinander. Dazu nutzen sie schwere Metalle wie Platin oder Iridium. Auf diese Weise ist es möglich, nahezu die gesamte elektrische Energie zur Erzeugung von Licht zu verwenden. Allerdings heißt das auch: Streng genommen sind die Materialien in OLEDs gar keine organischen Verbindungen, sondern metallorganische.

Spontaner Richtungswechsel
„Wir erhöhen die Ausbeute dagegen mit einem ganz anderen Mechanismus“, erklärt Dr. John Lupton, Physik-Professor an der Universität Regensburg. „Ladungen können die Richtung ihres Spins nämlich spontan ändern. Dazu muss man nur lange genug warten.“ Das Problem dabei: Herkömmliche OLEDs können die elektrische Energie nicht lange genug speichern, um diese Wartezeit zu überbrücken. Stattdessen wandeln sie die Energie einfach in Wärme um.

„Die von uns konstruierten OLEDs können elektrische Energie augenscheinlich deutlich länger speichern“, sagt der Chemiker Professor Dr. Sigurd Höger von der Universität Bonn. „Sie können daher die spontanen Sprünge der Spins nutzen, um Licht zu erzeugen – zumindest vermuten wir das.“ Die neuartigen Stoffe bergen daher das Potenzial, in OLEDs auch ohne „metallorganische Tricks“ kaum Abwärme zu erzeugen und somit die eingesetzte elektrische Energie sehr effizient in Licht umzuwandeln.

Die Arbeit wurde von der Volkswagen-Stiftung und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Kooperationspartner waren die University of Utah und das renommierte Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.).

Die Pressemitteilung wurde gemeinsam mit der Universität Bonn herausgegeben.

Publikation: Metal-free OLED triplet emitters by side-stepping Kasha’s rule; D. Chaudhuri, E. Sigmund, A. Meyer, L. Röck, P. Klemm, S. Lautenschlager, A. Schmid, S. R. Yost, T. Van Voorhis, S. Bange, S. Höger und J. M. Lupton; Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.201307601)

Ansprechpartner für Medienvertreter:
Prof. Dr. Sigurd Höger
Universität Bonn
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie
Tel.: 0228 73-6127
E-Mail: hoeger@uni-bonn.de
Prof. Dr. John Lupton
Universität Regensburg
Institut für Experimentelle und Angewandte Physik
Tel.: 0941 943-2081
E-Mail: John.Lupton@ur.de

Alexander Schlaak | idw
Weitere Informationen:
http://www.ur.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Graduiertenschule HyPerCells entwickelt hocheffiziente Perowskit- Dünnschichtsolarzelle
17.08.2017 | Universität Potsdam

nachricht Lasersensoren LAH-G1 – Optische Abstandssensoren mit Messwertanzeige
15.08.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie