Morgondagens belysning helt i plast

Med det omtalade nya kolmaterialet grafen går det nu att bygga belysningskomponenter helt utan metall. Det betyder bland annat att man undviker att använda den sällsynta och dyrbara metallen indium, som är en nödvändig komponent i dagens organiska lysdioder.

Uppfinningen, som öppnar för exempelvis lysande tapeter helt i plast, publiceras av forskare vid bland annat Linköpings och Umeå universitet i den vetenskapliga tidskriften ACS Nano.

Skärmar och displayer med OLED – organiska ljus-emitterande dioder – finns nu på marknaden i mobiltelefoner, läsplattor, kameror och små tv-apparater. Tack vare sitt ljusalstrande lager av ledande plast är de strömsnåla och ultratunna. Men de är fortfarande beroende av en metallelektrod som dessutom måste vara genomskinlig. Oftast används legeringen indium-tennoxid (ITO), ett av få transparenta material som leder ström tillräckligt bra.

Nu presenterar forskare vid Linköpings och Umeå universitet tillsammans med amerikanska kolleger en helt kolbaserad lysande komponent, en ljus-emitterande elektrokemisk cell (LEC) med en negativ elektrod av grafen.

- Detta representerar ett viktigt steg i utvecklingen av organisk elektronik, både tekniskt och miljömässigt. Organiska komponenter väntas bli mycket vanliga i nya spännande applikationer, men detta kan skapa stora återvinningsproblem. Om vi kan använda grafen i stället för konventionella metallelektroder blir komponenterna betydligt enklare att återvinna och därmed miljömässigt attraktiva, säger Nathaniel Robinson, docent vid Institutionen för fysik, kemi och biologi, Linköpings universitet.

Eftersom alla delar kan framställas från lösning kan LEC tillverkas på rulle i en tryckpress.

- Detta öppnar dörren för en framtida billig tillverkning av helt plastbaserade belysnings- och displaykomponenter i form av stora flexibla ark, som kan rullas ihop eller tapetseras upp på väggar eller tak, säger Ludvig Edman, professor vid Institutionen för fysik, Umeå universitet.

Grafen består av ett enda lager kolatomer och har många eftertraktade egenskaper som elektronikmaterial. Det har hög ledningsförmåga, är nästan helt genomskinligt och kan dessutom framställas i lösning (då i form av grafenoxid).

Forskare världen över har sökt efter en ersättning för ITO i över 15 år. Indium är en bristvara och legeringen har en komplicerad livscykel. Råvaran till den helt organiska och metallfria LEC är däremot outsinlig och går att återvinna till 100 procent – till exempel som bränsle.

Artikel: Graphene and mobile ions: the key to all-plastic, solution-processed light-emitting devices av Piotr Matyba, Hisato Yamaguchi, Goki Eda, Manish Chhowalla, Ludvig Edman och Nathaniel D. Robinson. ACS Nano 4 februari 2010 (web).
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn9018569

Kontakt:
Nathaniel D. Robinson, docent, Linköpings universitet, 011-363479
e-mail: nathaniel.d.robinson@liu.se