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Farbe auf Knopfdruck

Rot oder Grün nach Bedarf / Leuchtender Polymerfilm

Von Rainer Scharf

Dünne Folien aus bestimmten Polymeren lassen sich durch elektrischen Strom zu hellem Leuchten anregen. Diese Elektrolumineszenz findet in neuartigen Lampen und farbigen, selbstleuchtenden Displays zunehmend Anwendung. In welcher Farbe ein solcher Polymerfilm leuchtet, hängt normalerweise von seiner chemischen Zusammensetzung ab. Für die drei Primärfarben eines Farbbildschirms benötigt man deshalb drei unterschiedliche Folien. Doch jetzt haben Forscher in den Niederlanden eine Polymerfolie entwickelt, die sowohl rot als auch grün leuchten kann, je nachdem, in welcher Richtung sie vom Strom durchflossen wird.

Der zweifarbig leuchtende Film ist weniger als ein zehntausendstel Millimeter dick und besteht hauptsächlich aus Polyphenylvinyl, einem oft verwendeten leuchtenden Polymer. Außerdem enthält der Film, den Forscher von der Universität Amsterdam und von den Philips-Forschungslaboratorien in Eindhoven entwickelt haben, das Element Ruthenium, eingebettet in einen Molekülkomplex. Er ist auf eine mit Indiumzinnoxyd beschichtete Glasplatte aufgetragen und mit einer Goldschicht bedeckt. Legt man eine elektrische Spannung zwischen die Schichten aus Indiumzinnoxyd und Gold, so fließt ein elektrischer Strom durch den Polymerfilm.

Wird eine Spannung von etwa vier Volt so angelegt, daß der Strom vom Gold zum Indiumzinnoxyd fließt, leuchtet die Folie grün. Bei umgekehrter Polarität strahlt die Folie rotes Licht ab ("Nature", Bd. 421, S. 54). So unterschiedlich wie die Farbe ist auch die Quelle des Lichts in diesen beiden Fällen. Während das grüne Licht von den Polymermolekülen ausgestrahlt wird, stammt das rote Licht von angeregten Rutheniumkomplexen.

Warum bei negativer Spannung nur die Polymermoleküle leuchten und bei positiver Spannung nur die Rutheniumkomplexe, ist noch nicht restlos aufgeklärt. Doch soviel scheint festzustehen: Bei positiver Spannung ist die Energie der Leitungselektronen, die von der Goldschicht in die Folie eindringen, groß genug, die Rutheniumkomplexe zu rotem Leuchten anzuregen. Sie reicht jedoch nicht dazu aus, die Polymermoleküle anzuregen. Bei negativer Spannung dringen die Elektronen von der Indiumzinnoxyd-Schicht her in die Polymerfolie ein. In diesem Fall helfen die Rutheniumkomplexe den Elektronen, die Polymermoleküle zu grünem Leuchten anzuregen. Die Rutheniumkomplexe gaben dabei selbst kein Licht ab.

Mit ihrer Polymerschicht haben die niederländischen Forscher ein Leuchtelement entwickelt, das sich zum Beispiel in mehrfarbigen Displays und Bildschirmen vorteilhaft verwenden ließe. Es kann zwei einfarbige Leuchtelemente ersetzen. Allerdings muß die Helligkeit der zweifarbigen Elemente noch verbessert werden. 

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 15.01.2003, Nr. 12 / Seite N1

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