Nya möjligheter för lysande plast med mönstrat ljus

Den exakta tjockleken på ultratunna filmer av lysande plast är avgörande för att de ska lysa starkt, och genom att använda två plastfilmer på varandra och skriva i den ena med ett spetsigt stift kan man skapa lysande mönster som till exempel en signatur. Det skriver Mattias Lindh som i sin avhandling studerat hur ljusemitterande elektrokemiska celler fungerar.

Det finns potentiella användningsområden för ljus där det krävs flexibla och mångsidiga ljuskällor med stora lysande ytor och lysande mönster.

– De unika ljuskällor vi jobbar med, som lite omständligt kallas för ljusemitterande elektrokemiska celler, är väl lämpade för att möta dessa krav och samtidigt kan tillverkningen hållas kostnadseffektiv och miljövänlig, säger Mattias Lindh, doktorand på Institutionen för fysik vid Umeå universitet.

Lysande plaster används på flera olika sätt redan i dag exempelvis i TV- och mobiltelefonskärmar och annan bärbar elektronik, som lysande indikatorer och för belysning med särskilda krav i bilar och flygplan. Kunskapen om hur ljus bildas och påverkas i ljuskällorna med tunna filmer av lysande plast är dock fortfarande relativt begränsad.

I sin avhandling visar Mattias Lindh att den precisa tjockleken på den lysande plastfilmen har helt avgörande betydelse för hur ljusstarka och effektiva ljuskällorna blir. Det har visat sig att reflektioner av ljuset inuti ljuskällorna ger upphov till interferens, alltså att ljusvågorna kan förstärka eller släcka ut sig själva, och denna påverkas av filmens tjocklek. Vill man ha en effektiv komponent som ger mycket ljus bör man därför se till att göra filmen precis lagom tjock – så att den befinner sig på ett maximum där ljuset interfererar konstruktivt.

Men det finns även andra förlustkanaler i ljuskällorna och genom datorsimuleringar kan man avgöra vilka dessa är och hur stora de är. Utifrån simuleringsresultat ger Mattias Lindh i sin avhandling förslag på hur man i framtiden kan designa optimerade ljuskällor som levererar maximalt med ljus och har hög effektivitet.

– Man kan till exempel vända på skiktens ordning eller ändra hur släta de olika gränsytorna är, då förändras ljusets reflektioner, säger han.

Mattias Lindh har också studerat hur ljusemitterande elektrokemiska celler fungerar i ett detaljerat mikroskopiskt perspektiv, och kommit fram till att man kan skapa lysande mönster genom att använda två tunna plastskikt staplade på varandra. Det första skiktet kan skrivas ut med hjälp av en bläckstråleskrivare och bildar en slags display med hög upplösning och anpassningsbara mönster. Med denna teknik slipper man använda dyra och komplicerade metoder för att skapa mönstret vilket i stället alltså sker direkt i tillverkningen.

En annan möjlighet är att repa det första skiktet med ett spetsigt föremål som en penna eller en nål, vilket ger manuellt formade och personliga lysande mönster. På så vis kan man till exempel göra lysande signaturer och märken som skulle vara mycket svåra att förfalska. Detta kan vara viktigt för att fastställa äkthet på värdefulla eller känsliga dokument och produkter.

– Jag och mina kollegor är glada att utöver de vetenskapliga publikationerna också ha kunnat skicka in en patentansökan kopplad till våra upptäckter kring mönstrat ljus. Det är en spännande process och en fin merit, men det är mycket jobb med att skriva en patentansökan, säger Mattias Lindh.

Framtida användningsområden för plastljuskällan kan till exempel vara lysande plåster som ger förbättrad sårläkning eller lokal aktivering av mediciner, alternativt lysande säkerhetsfunktioner i pass och liknande viktiga dokument.

Mattias Lindh är uppvuxen i Lomma utanför Malmö. Han har en civilingenjörsexamen i teknisk fysik vid Umeå universitet. Han har även en bakgrund som fjäll- och vildmarksledare och ett stort intresse för natur och miljö.

Läs hela avhandlingen digitalt

Om disputationen:

Fredagen den 1 mars försvarar Mattias Lindh, Institutionen för fysik vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln: On the operation of light-emitting electrochemical cells. Svensk titel: Om hur ljusemitterande elektrokemiska celler fungerar.

Disputationen äger rum klockan 9:15 i sal KBE301, Umeå universitet

Fakultetsopponent är Professor Sebastian Reineke, Technische Universität Dresden

För mer information, kontakta gärna:

Mattias Lindh, Institutionen för fysik vid Umeå universitet
Telefon: 070-257 67 66
E-post: mattias.lindh@umu.se

Pressfoto. Foto: Ingrid Söderbergh