11.05.2022 - Technische Universität München

Éclairage lumineux, stable et facile à recycler

Développement de cellules électrochimiques émettant de la lumière bleue et blanche à faible coût

Une technologie d'éclairage peu coûteuse et facile à fabriquer peut être réalisée avec des cellules électrochimiques émettant de la lumière. Ces cellules sont des dispositifs électroniques et ioniques en couches minces qui génèrent de la lumière après l'application d'une faible tension. Des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) et de l'Université de Turin ont maintenant utilisé une analyse approfondie des données pour créer des cellules électrochimiques de première classe à partir de complexes de cuivre qui émettent de la lumière bleue et blanche.

Les cellules électrochimiques émettant de la lumière (LEC) sont les dispositifs d'éclairage à couche mince les plus simples et les moins coûteux disponibles à ce jour. Elles sont constituées d'une seule couche active. Elles sont utilisées, par exemple, comme encres et autocollants électroluminescents.

L'effet de l'électroluminescence a été démontré pour la première fois en 1905. À cette époque, deux scientifiques ont détecté la présence de lumière sous une tension appliquée dans divers minéraux et métaux et ont pu corréler l'intensité à la tension et à la production de chaleur. Leurs prototypes sont considérés comme les premières LED. "Cependant, l'utilisation technique de cet effet n'est devenue possible que plus tard et, alors que les diodes électroluminescentes (LED) bien connues sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'une tension électrique est appliquée, les cellules électrochimiques électroluminescentes (LEC) que nous étudions suivent un principe différent", explique Rubén D. Costa, professeur de matériaux fonctionnels biogènes à la TUM.

Passage du laboratoire au marché réel difficile jusqu'à présent

Les groupes de recherche du professeur Ruben D. Costa du Campus Straubing de la TUM pour la biotechnologie et le développement durable et du professeur Claudia Barolo de l'université de Turin ont mis au point la première approche pour développer des émetteurs LEC dans des couches dites actives. Basés sur des complexes de cuivre(l), ces LEC créent une excellente lumière bleue et blanche.

"Le développement de dispositifs peu coûteux qui émettent de la lumière blanche et bleue est hautement souhaité et présente de nombreux avantages. Toutefois, l'absence d'émetteurs bleus a entravé le passage du laboratoire au marché réel. Par conséquent, la création d'émetteurs bleus constitue une étape générale dans l'éclairage à couches minces. Une fois que les dispositifs bleus seront là, nous pourrons fabriquer assez facilement des dispositifs à lumière blanche", explique le professeur Costa. C'est précisément des émetteurs bleus que les groupes de recherche ont réussi à créer.

La science des données comme nouvelle approche

Les groupes de recherche de Straubing et de Turin ont utilisé avec succès des outils de science des données pour établir une relation statistique entre la structure aux rayons X et les caractéristiques électroniques des complexes de cuivre(l) ligands dimine et diphosphine. Dans le même temps, ils ont étudié les paramètres structurels et électroniques et leurs interrelations pour déterminer la couleur d'émission, l'efficacité et la luminescence des dispositifs.

Après une évaluation approfondie des données de diverses approches connues, une nouvelle conception est apparue pour les LECs bleus qui offrent d'excellentes performances par rapport aux dispositifs avec des émetteurs conventionnels.

LECs blancs haute performance avec complexes de cuivre(l)

"Avec les nouveaux LEC bleus à haute performance, il est possible de réaliser des LEC blancs monocouches à base de cuivre(l) avec une lumière blanche de haute qualité et un indice de rendu des couleurs de 90", explique le professeur Claudia Barolo de l'université de Turin. L'indice de rendu des couleurs indique comment les couleurs naturelles des objets éclairés apparaissent sous une source lumineuse donnée. Il a une valeur maximale de 100, donc une valeur de 90 est déjà très bonne.

Ces travaux laissent entrevoir une nouvelle façon de rationaliser la conception des émetteurs et des couches actives dans les éclairages à couches minces. "Nous sommes convaincus que notre modèle analytique est un premier pas vers des méthodes avancées d'apprentissage automatique pour la conception fine d'autres composés actifs", déclare le professeur Costa.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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