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01.10.2013 | Automobil + Motoren | Nachricht | Onlineartikel

Neue Lichtquellen: Ringförmige Moleküle lassen OLED heller leuchten

Autor:
Andreas Burkert

Werden molekulare Lichtquellen in der Form eines Wagenrads angeordnet, entsteht eine neue Lichtquelle, die organischen Leuchtdioden (OLED) wesentlich heller scheinen lässt. Das hat ein Forscherteam der Universitäten Regensburg und Bonn gemeinsam mit Kollegen aus Utah (USA) entdeckt. Die von ihnen angeordneten kettenförmigen Polymere verhalten sich dabei wie Antennen. Dabei gibt es günstige und weniger günstige Ausrichtungen der Antenne (Polarisation). Antennen strahlen elektromagnetische Wellen ab, die in einer bestimmten Richtung schwingen.

Mit der Entwicklung der wagenradförmigen Moleküle ist es den Forschern nun gelungen, den Nachteil der Polarisation auszuschalten. Dabei ist die "Chemie" der Rad-Moleküle identisch mit der "Chemie" der kettenförmigen Polymere, womit auch die wesentlichen physikalischen Eigenschaften übereinstimmen. Die Rad-Moleküle eignen sich demnach genauso gut für die Herstellung von OLED wie die herkömmlichen kettenförmigen Polymere.

Entwicklung leistungsfähiger OLED möglich

Ein weiterer offensichtlicher Vorteil: Alle Moleküle haben die gleiche Form, Farbe oder Orientierung. Da alle einzelnen Moleküle in jede beliebige Richtung abstrahlen können, bilden sie gewissermaßen perfekte Antennen. Das Licht jedes einzelnen Moleküls ist unpolarisiert; es gibt keine Vorzugsrichtung für die elektromagnetische Welle. Werden die symmetrischen Moleküle nun angeregt, so bildet sich ein elektrischer Dipol. Das Prinzip ähnelt dem einer elektrischen Kompassnadel: Im Molekül werden räumliche positive und negative Ladungen getrennt.

Die Dipole zeigen - wie eine Kompassnadel - in eine bestimmte Richtung, die nun allerdings zufällig vorgegeben ist, da die Moleküle symmetrisch sind. Dies führt dazu, dass die Dipole beliebig abwechselnd in alle Richtungen zeigen. Somit wird das abgestrahlte Licht unpolarisiert. Für die Entwicklung von OLED haben die neuen Moleküle demnach wesentliche Vorteile. So kann mit den Wagenrad-Molekülen im Prinzip eine höhere Lichtausbeute erreicht werden, was sich unter anderem auch auf die Helligkeit der Lichtquellen auswirkt.

Bislang wurde bei der Entwicklung von OLED auf herkömmliche organische Halbleiter auf Polymerbasis zurückgegriffen. Diese kettenförmigen Makromoleküle bestehen aus kleinen Untereinheiten, die Licht abgeben, wenn man elektrischen Strom hindurch leitet. Sie sind zudem leicht zu verarbeiten. Allerdings weisen sie auch den Nachteil auf, dass Licht nicht optimal aus den OLED abstrahlen kann.

Die Forschungsergebnisse sind jetzt in der Fachzeitschrift "Nature Chemistry"(Fluctuating exciton localization in giant p-conjugated spoked-wheel macrocycles, Fachjournal "Nature Chemistry", DOI: 10.1038/NCHEM.1758) erschienen.

Tipp der Redaktion Automobil- und Motorentechnik:

Diese Entdeckung könnte auch für die Automobilindustrie nicht uninteressant sein. Schließlich sollen auch im Automobil OLED Einzug halten. Lesen Sie daher zu diesem Thema auch den Artikel "Konsortium entwickelt dreidimensionale OLED-Fahrzeug-Heckbeleuchtung", den Hintergrundbericht "OLED-Technik im Automobil" oder auch die Nachricht "Moderne OLED-Technik ermöglicht durchsichtige Autodächer auf Knopfdruck".

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