Une technologie d'éclairage peu coûteuse et facile à fabriquer peut être réalisée avec des cellules électrochimiques électroluminescentes. Ces cellules sont des dispositifs électroniques et ioniques à couche mince qui génèrent de la lumière après l'application d'une basse tension. Des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) et de l'Université de Turin ont maintenant utilisé une analyse approfondie des données pour créer des cellules électrochimiques de première classe à partir de complexes de cuivre qui émettent de la lumière bleue et blanche.

Les cellules électrochimiques électroluminescentes (LEC) sont les dispositifs d'éclairage à couche mince les plus simples et les moins chers disponibles à ce jour. Ils sont constitués d'une seule couche active. Ils sont utilisés, par exemple, comme encres électroluminescentes et autocollants.

L'effet de l'électroluminescence a été démontré pour la première fois en 1905. À cette époque, deux scientifiques ont détecté la présence de lumière sous tension appliquée dans divers minéraux et métaux et ont pu corréler l'intensité à la tension et à la génération de chaleur. Leurs prototypes sont considérés comme les premières LED. "Cependant, l'utilisation technique de l'effet n'est devenue possible que plus tard et alors que les diodes électroluminescentes ou LED bien connues sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'une tension électrique est appliquée, les cellules électrochimiques électroluminescentes ou LEC que nous examinons suivre un principe différent », explique Rubén D. Costa, professeur de matériaux fonctionnels biogéniques à la TUM.

Transition du laboratoire au marché réel difficile jusqu'à présent

Les groupes de recherche du professeur Ruben D. Costa du campus TUM Straubing pour la biotechnologie et la durabilité et du professeur Claudia Barolo de l'Université de Turin ont maintenant développé la première approche pour développer des émetteurs LEC dans des couches dites actives. Basés sur des complexes de cuivre(l), ces LEC créent une excellente lumière bleue et blanche.

"Le développement d'appareils peu coûteux qui émettent de la lumière blanche et bleue est très souhaité et présente de nombreux avantages. Cependant, le manque précédent d'émetteurs bleus a entravé la transition du laboratoire vers le marché réel. En conséquence, la création d'émetteurs bleus est un problème général. étape importante dans l'éclairage à couche mince. Une fois que les dispositifs bleus seront là, nous pourrons fabriquer des dispositifs à lumière blanche relativement facilement », déclare le professeur Costa. Ce sont précisément des émetteurs bleus que les groupes de recherche ont maintenant réussi à créer.

La science des données comme nouvelle approche

The research groups from Straubing and Turin have successfully used data science tools to establish a statistical relationship between the X-ray structure and the electronic features of the copper(l) complexes dimine and diphosphine ligands. At the same time, they have studied the structural and electronic parameters and their interrelationships to determine the emission color, efficiency, and luminescence of the devices.

After extensive data evaluation of various known approaches, a new design has emerged for blue LECs which provide excellent performance as compared to devices with conventional emitters.

High-performance white LECs with copper(l) complexes

"With the new high-performance blue LECs, copper(l) based single-layer white LECs with high quality white light and a color rendering index of 90 can be realized," says Professor Claudia Barolo of the University of Turin. The color rendering index indicates how natural colors of illuminated objects appear under a given light source and has a maximum value of 100, so a value of 90 is already very good.

This work points to a new way to streamline the design of emitters and active layers in thin-film lighting. "We are convinced that our analytical model is a first step towards advanced machine learning methods for the fine design of other active compounds as well," states professor Costa. + Explorer plus loin

Flexible LEC components for efficient light emission