Neue Forschungen von Wissenschaftlern der Durham University zeigen einen unerwarteten Weg zu helleren, effizienteren und stabileren blauen organischen Leuchtdioden (OLEDs).
Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Naturphotonik könnte dazu beitragen, die nächste Generation energiesparender Display-Technologien zu ermöglichen.
OLED-Displays, die in den meisten modernen Smartphones und Fernsehern verwendet werden, basieren auf der Lichtemission spezialisierter organischer Moleküle.
Die Erzielung einer stabilen, effizienten blauen Emission, die für Displays geeignet ist, bleibt eine zentrale Herausforderung.
Jetzt haben Forscher der Durham University eine neue Designstrategie mit „hyperfluoreszierenden“ OLEDs entwickelt, bei der Energie von einem „Sensibilisator“-Molekül auf ein separates „Emitter“-Molekül übertragen wird.
Überraschenderweise stellte das Team fest, dass Sensibilisatormoleküle, die zuvor als schlechte Emitter abgetan wurden, in hyperfluoreszierenden OLEDs tatsächlich eine bemerkenswert gute Leistung erbringen.
„Wir haben einen ‚blinden Fleck‘ entdeckt, in dem Materialien, die vom herkömmlichen Denken übersehen werden, hochwirksam werden können, wenn sie als Sensibilisatoren in Hyperfluoreszenz-OLEDs verwendet werden“, sagte Kleitos Stavrou von der Durham University, Hauptautor der Studie.
Insbesondere wurde festgestellt, dass das Molekül ACRSA die OLED-Effizienz verdreifacht, wenn es als Sensibilisator in Hyperfluoreszenz-OLEDs verwendet wird.
Die Forscher führen dies auf die starre Molekülstruktur und die langlebigen angeregten Zustände von ACRSA zurück.
Noch bemerkenswerter ist, dass mit einem grünlichen Sensibilisator wie ACRSA eine tiefblaue Lichtemission erreicht werden kann, indem die Energie von ACRSA auf einen blauen Endemitter übertragen wird.
„Dieser Ansatz reduziert die Exzitonenenergie im Vergleich zur direkten blauen Emission in Geräten und ermöglicht so stabilere, langlebigere blaue OLEDs“, sagte der leitende Autor der Studie, Professor Andrew Monkman von der Physikabteilung der Durham University.
Insgesamt bietet die Strategie ein neues molekulares Designparadigma für stabile und hocheffiziente Displays.
„Unsere Ergebnisse offenbaren ein unerforschtes Gebiet für hyperfluoreszierende OLEDs, das die Materialauswahl für die nächste Generation von Displays erheblich erweitern könnte, die außerdem bis zu 30 % weniger Strom verbrauchen werden“, sagte Professor Monkman.
Als nächstes planen die Forscher, hyperfluoreszierende OLEDs gemeinsam mit Industriepartnern für kommerzielle Anwendungen weiterzuentwickeln.
Mehr Informationen:
Schlüsselanforderungen für eine hocheffiziente Sensibilisierung in Hyperfluoreszenz-OLEDs, Naturphotonik (2024). DOI: 10.1038/s41566-024-01395-1