Wagenrad für OLEDs
Neue molekulare Lichtquellen in Form eines Wagenrads beeinflussen die Helligkeit von organischen Leuchtdioden.
Bei der Entwicklung von OLEDs wurde bislang oft auf herkömmliche organische Halbleiter auf Polymerbasis zurückgegriffen. Diese kettenförmigen Makromoleküle bestehen aus kleinen Untereinheiten, die Licht abgeben, wenn man elektrischen Strom hindurchleitet. Sie sind zudem leicht zu verarbeiten. Allerdings kann das Licht nicht optimal aus den OLEDs abstrahlen, denn die kettenförmigen Polymere verhalten sich wie Antennen. Genauso wie bei Radio, WLAN oder Walkie-Talkie gibt es dabei günstige und weniger günstige Ausrichtungen.
Abb.: Rastertunnelmikroskop-Bild einzelner Wagenradmoleküle mit überlagerter chemischer Struktur eines Moleküls. (Bild: S. Jester, S. Höger, U. Bonn)
Mit der Entwicklung von Wagenrad-förmigen Molekülen ist es nun einem Forscherteam der Universitäten Regensburg und Bonn gelungen, den Nachteil der Polarisation auszuschalten. Darüber hinaus 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 OLEDs wie die herkömmlichen kettenförmigen Polymere.
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 angeregt, bildet sich ein elektrischer Dipol. Das Prinzip ähnelt dem einer elektrischen Kompassnadel: Im Molekül werden räumliche positive und negative Ladungen getrennt. Die Dipole zeigen 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 ist das abgestrahlte Licht unpolarisiert.
Für die Entwicklung von OLEDs haben die neuen Moleküle wesentliche Vorteile. So lässt sich mit den Wagenrad-Molekülen im Prinzip eine höhere Lichtausbeute erreichen, was sich unter anderem auch auf die Helligkeit der Lichtquellen auswirkt.
U. Regensburg / AH
