Hoppa till innehåll
EN In english

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

Indoor and outdoor lightning consumes one fifth of the global electricity production. The development of energy efficient lighting technologies such as organic light emitting diodes (OLED) is therefore highly desirable. In molecules, fluorescence, which occurs from a singlet state, provides an excellent method of converting exciton energy into light. Phosphorescence, on the other hand, which occurs from a triplet state, is a much slower process, and the low rate of phosphorescence imposes several limitations on OLEDs, such as degradation and efficiency roll off. According to spin statistics, 75 % of all excitons formed in OLEDs are triplets. If all of the formed excitons were singlets, from where the rapid fluorescence process occurs, OLEDs would be more stable, and more efficient. The aim of the proposed project is therefore to develop novel methods of converting triplet states into singlet states. By performing a triplet to singlet conversion, it will be possible to build organic light emitting devices that can utilize 100 % of all the formed excitons, and extract the excitons as photons in a fast and reliable way. The project will focus on two up till now largely unexplored methods of converting triplet states into singlet states: 1) By manipulating the singlet energy levels independently from the triplet energy level through strong coupling of the molecule to vacuum fields. 2) By through space triplet to singlet energy transfer in designed molecular dyads or dendrimers.

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.