Singlett insamlande för snabb och effektiv ljusproduktion
- Diarienummer
- ICA14-0018
- Start- och slutdatum
- 150901-180831
- Beviljat belopp
- 4 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Göteborg University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Belysning konsumerar ungefär en femtedel av den globala elproduktionen. Utvecklandet och implementeringen av mer energieffektiva belysningsteknologier som organiska lysdioder är därmed av yttersta vikt. I molekyler är fluorescens, vilket sker ifrån ett singlett tillstånd, en snabb och effektiv metod att konvertera excitationsenergi till fotoner. Fosforescens, å andra siden, vilket sker ifrån ett triplett tillstånd, är en mycket långsammare process, vilket ger upphov till problem i organiska lysdioder så som nedbrytning och låga effektiviteter vid höga ljusintensiteter. Enligt spin statistik så blir 75% av alla av elektricitet orsakade excitationer tripletter och 25% blir singletter. Om alla dessa excitationer hade blivit singletter hade organiska lysdioder varit mer stabila och effektiva. Målet med det här projektförslaget är därmed att utveckla nya metoder att konvertera triplett till singlett tillstånd. Det här kommer möjliggöra att producera ljus ifrån 100% av excitationerna i organiska lysdioder på ett snabbt och effektivt vis. Projektet kommer att fokusera på två, tills nu till stor del outforskade metoder att konvertera triplett till singlett tillstånd. I den ena kommer energin av singlett tillståndet med hjälp av stark koppling mellan molekyler och kvantvakumfält att sänkas så det blir lägre än motsvarande tripplett tillstånd, och på så vis uppstår en drivkraft för energiinversion. Den andra metoden bygger på triplett till singlett energiöverföring i molekylära dyader.
Populärvetenskaplig beskrivning
Singlett insamlande för snabb och effektiv ljusproduktion Den samlade inomhus och utomhus belysningen konsumerar ungefär en femtedel av den globala elproduktionen. Utvecklandet och implementeringen av mer energieffektiva belysningsteknologier är därmed ett av de områden som ger störst besparing på den globala elektricitetskonsumtionen. Utvecklandet av nya teknologier som organiska lysdioder, som potentiellt kan ge både en energi- och kostnadseffektiv ljuskälla är därför av yttersta vikt. I en organisk lysdiod exciteras molekyler med hjälp av elektricitet. Den exciterade molekylen emitterar sedan en foton när den relaxerar tillbaks till sitt grundtillstånd. När en molekyl exciteras med elektricitet så produceras både så kallade singlett- och triplett tillstånd. Hastigheten med vilken singlett- och triplett tillstånd emitterar fotoner skiljer sig markant, triplett tillstånden är mycket långsammare. Den långsamma hastigheten med vilken triplett tillstånd emitterar ljus är ett problem i organiska lysdioder eftersom det både ger sämre hållbarhet och ljussvagare dioder. Målet med det här projektet är att utveckla metoder som snabbt och effektivt omvandlar triplett tillstånd till singlett tillstånd. En sådan konvertering skulle möjliggöra effektivare organiska lysdioder. Forskningen kommer att fokusera på att metodiskt kartlägga vilka designparametrar som ger den effektivaste konverteringen, men de använda molekylära systemen kommer ändå om möjligt bestå av molekyler som redan utan triplett till singlettillståndskonvertering fungerar utmärkt i organiska lysdioder, detta för att på ett smidigt sett kunna använda den utvecklade teknologin i praktiskt användbara lysdioder. Två olika riktningar kommer att tas. I den första ska triplett- och singlett energinivåerna modifieras oberoende av varandra med hjälp av så kallad stark koppling mellan molekylen och ett kvantvakumfält. Energin på singlett tillståndet kommer att sänkas under det av triplett tillståndet så att det uppstår en energetisk drivkraft för triplett till singlett omvandlingen. I den andra riktningen kommer två olika molekyler att kopplas samman. Energinivåerna kommer att matchas på så sett att en drivkraft uppstår för att föra över energin ifrån triplett tillståndet på den ena molekylen till singlet tillståndet på den andra molekylen.