Licht spendende Folien könnten bald Birnen und Röhren ins Altglas verbannen
Basler Chemiker haben in Zusammenarbeit mit spanischen Kollegen so genannte Licht emittierende elektrochemische Zellen (LEEC) zur Perfektion weiter entwickelt. Bereits wird mit der Industrie über Vermarktungsrechte für die neue Lichtquelle verhandelt. Viele Möglichkeiten gibt es, aus elektrischem Strom Licht zu gewinnen. Wir alle sind mit der Glühbirne gross geworden, in der ein Glühfaden durch Strom sprichwörtlich zur Weissglut gebracht wird. In mehreren Ländern – so auch in der Schweiz – soll jedoch Edisons Erfindung dem Energiesparen geopfert und demnächst verboten werden. Heimzünden werden uns danach voraussichtlich künftig Gasentladungsröhren, Leuchtdioden oder gar solch hauchdünne Lichtfolien, wie sie gegenwärtig auch an der Universität Basel entwickelt werden und mit denen ganze Wände zum Strahlen gebracht werden könnten.
Dabei handelt es sich um so genannte Licht emittierende elektrochemische Zellen, LEEC in denen elektrischer Strom effizient in sichtbare Strahlung umgewandelt wird. LEEC sind Sandwich-Konstruktionen, bei denen zwischen zwei Elektrodenschichten ein Film von metallhaltigen organischen Molekülen eingeklemmt wird. Auf der einen Seite, der Kathode, werden Elektronen in die Metallkomplex-Moleküle hineingepumpt, auf der andern Seite (Anode) dagegen abgesaugt. Mit einiger Wahrscheinlichkeit werden die Elektronen auf ihrer Wanderschaft von der Kathode zur Anode mit einem Metallkomplex-Molekül zusammentreffen und dieses in einen höheren Energiezustand anheben. Beim «Absturz» auf die Ausgangsposition sendet das Molekül danach die begehrten Lichtstrahlen aus.
«Dieses Prinzip zur Lichterzeugung ist nicht neu, daran wird schon etwa sechs Jahre geforscht», räumt Edwin C. Constable, Professor am Departement Chemie der Universität Basel, im Gespräch mit der BaZ ein. «In den Entwicklungslabors von Siemens und Osram spenden bereits Prototypen auf dieser Basis Licht.» Der Nachteil: nach ein paar Tagen sind diese LEEC ausgebrannt, genauer gesagt, Feuchtigkeit etwa aus der Umgebungsluft setzt sie ausser Gefecht.
Eben dieses Manko vermochten Edwin Constable und sein Doktorand Stefan Graber nun zu überwinden – Chemiker-Kollegen der Universität Valencia halfen ihnen dabei. Der Trick bestand darin, das Metallkomplex-Molekül chemisch solcherart umzubauen, dass es jetzt Wasser abstösst, wie eine imprägnierte Regenjacke. Bei alledem – und darin bestand die Kunst – durfte natürlich die Licht spendende Eigenschaft der LEEC nicht beeinträchtigt werden.
«Auf diese Weise konnten wir die Lebenszeit der LEEC auf 3000 Stunden ausweiten, 6000 Stunden, also etwa ein Jahr, sollten drin liegen», sagt Constable. Mit der neuen Technik kann Licht etwa fünfmal effizienter gewonnen werden als mit einer herkömmlichen Glühbirne. Das liegt zwar «bloss» etwa in der gleichen Grössenordnung wie dies die (Leuchtstoff-) Energiesparlampe schafft. «Aber man muss das gesamtheitlich betrachten: Leuchtstoffröhren werden aus Glas hergestellt, und dazu brauchts allein schon viel Energie.» LEEC dagegen werden, wenn einmal industriell gefertigt, aus zwei mit Gold oder Platin bedampften Kunststoff-Folien (den Elektroden) bestehen, mit dem Metallkomplex-Molekülen dazwischen.
Constables Metallkomplex enthält übrigens das seltene Metall Iridium und kann je nach Konfiguration grün oder orange leuchten, «blau ist noch schwierig». Und es wird noch viel Tüftelarbeit brauchen, um die LEEC weiss (also gleichzeitig rot, grün und blau) aufleuchten zu lassen. Doch bereits jetzt ist die Industrie interessiert an der superflachen Lichtquelle der Basler Chemiker. «Wir sind im Gespräch mit möglichen Partnern», so Constable. Mehr will er nicht verraten.