Neuer Weg zur organischen Leuchtdiode

Bunte Moleküle: Jetzt strahlen Acene in vielen Farben (Foto: Jose-Luis Olivares, mit.edu)

Cambridge (pte005/06.12.2023/06:15) - Ketten von miteinander verbundene, kohlenstoffhaltige Ringe haben einzigartige optoelektronische Eigenschaften, die sie als Halbleiter nützlich machen. Diese als Acene bezeichneten Ketten können Licht in verschiedenen Farben emittieren, was sie zu guten Kandidaten für den Einsatz in organischen Leuchtdioden (OLED) macht. Die Farbe des von einem Acen emittierten Lichts wird durch die Länge der Kette bestimmt. Doch je länger die Moleküle werden, desto weniger stabil sind sie, was ihre Verwendung in lichtemittierender Elektronik unmöglich macht. Chemiker um Robert Gilliard vom Massachusetts Institute of Technology ( https://www.mit.edu ) haben dieses Problem nun gelöst

In fast allen Regenbogenfarben

Konkret haben die US-Wissenschaftler die Moleküle stabiler gemacht, was längere Acene ermöglicht, die rotes, orangefarbenes, gelbes, grünes oder blaues Licht aussenden. Acene bestehen aus Benzolmolekülen - Ringe aus Kohlenstoff und Wasserstoff - die linear miteinander verbunden sind. Da sie reich an freien Elektronen sind und elektrische Ladung effizient transportieren können, werden sie als Halbleiter und Feldeffekttransistoren verwendet.

Zur Stabilisierung konnten die Chemiker einen sogenannten Liganden einsetzen, den sie schon in früheren Experimenten genau kennengelernt hatten. Er trägt den Namen Carbodicarbene. Diesen haben die Experten an die Acene angehängt und außerdem noch Bor- und Stickstoffatome. Sie halten die strahlenden Moleküle wie Leim zusammen. Bisher war es nur möglich, ein Acen herzustellen, das blau leuchtet. Alle anderen zerfielen in unzumutbar kurzer Zeit.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

"Rote Emission ist für vielfältige Anwendungen sehr wichtig, einschließlich biologischer Bildgebung. Viele menschliche Gewebe emittieren blaues Licht, daher ist es schwierig, blau fluoreszierende Sonden für die Bildgebung zu verwenden, was einer der vielen Gründe ist, warum Menschen nach roten Emittern suchen", sagt Gilliard. Die neuen Moleküle seien an der Luft und in Wasser stabil. Acene könnten auch als Leuchtdioden für Fernseh- und Computerbildschirme entwickelt werden. Organische Leuchtdioden seien leichter und flexibler als herkömmliche LEDs, erzeugten hellere Bilder und verbrauchten weniger Strom.

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