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Feature: Lebensqualität
BASF-Forscher
bändigen
blaues Licht
Blau machen lohnt sich, zumindest für die
Forscher von BASF: 1897 haben sie den
Farbstoff Indigo erstmals künstlich hergestellt.
Die Farbe, die bis dahin ein teuer importiertes
Luxusgut aus Indien war, wurde plötzlich
erschwinglich und ist heute in beinahe jeder
Jeans zu finden. Jetzt will das Unternehmen
wieder mit einem blauen Farbstoff eine
Innovation auf den Weg bringen – diesmal
auf dem Lichtmarkt.
40 | Creating Chemistry
Erst die richtige Mischung
aus rotem, grünem und
blauem Licht sorgt für
das weiße Leuchten einer
organischen Leuchtdiode
(OLED). Doch die
Hersteller müssen sich bislang noch
mit einem blauen Farbstoff begnügen,
der relativ ineffizient ist. Die so
genannten fluoreszenten Emitter, die
derzeit auf dem Markt sind, wandeln
nur maximal ein Viertel der Energie
in Licht und den Rest in Wärme um.
„Wir wollen aber Leuchten und keine
Heizplatten“, sagt Dr. Karl Hahn, der
bei BASF die Forschungsabteilung für
organische Elektronik leitet. Chemiker
der BASF machten sich deshalb vor
einigen Jahren auf die Suche nach
der Lösung des ‚Blauproblems‘.
Sie entdeckten Moleküle, die blau
leuchten und die Energie nahezu vollständig
in Licht umwandeln können.
Diese gehören zu den hocheffizienten
phosphoreszenten Emittern für
OLEDs. Der Haken: Die Lebensdauer
lag damals bei wenigen Minuten.
Während heute bereits langlebige
rote und grüne Varianten der hocheffizienten
OLEDs verfügbar sind,
fehlt noch ein entsprechendes Blau
im Farbreigen. Der Grund: Blaues
Licht ist besonders aggressiv. „Es
ist sehr kurzwellig und daher stark
energiegeladen. Deshalb kann blaues
Licht molekulare Bindungen zerstören
wie sonst kein anderes Licht“,
erklärt Hahn. Die Herausforderung
für die BASF-Forscher ist es daher,
Moleküle zu finden, die diese starke
Energie über eine lange Lebensdauer
aushalten. Denn eine OLED muss
lange halten, um für Anwendungen
wie Lampen, Handydisplays und
Fernseher geeignet zu sein. Mit dem
Auffinden des richtigen Farbstoffs
allein ist das ‚Blauproblem‘ aber noch
nicht gelöst: Auch die anderen Materialien
im blauen OLED-Sandwich
(siehe Grafik auf Seite 39) müssen
robust sein, damit OLEDs kräftig
und lange leuchten. BASF arbeitet
daher an dem ganzen Materialsystem
für die blauen Dioden und will der
führende Zulieferer weltweit für diese
Aktivkomponenten werden.
Aus den wenigen Minuten Lebensdauer
sind bei BASF inzwischen
mehrere tausend Stunden geworden.
Links Mit ihren effizienten blauen
OLEDs wollen die Forscher der BASF
den Lichtmarkt revolutionieren.
„Die Leuchtenhersteller wollen aber
mehrere zehntausend Stunden“,
sagt Hahn. An diesem Ziel arbeiten
die Forscher von BASF in den Chemielaboren.
Tag für Tag bedampfen
Laboranten kleine Glasplättchen mit
Farbmolekülen und Materialien, die
sie zum Leuchten bringen. Zigtausende
Dioden sind so schon entstanden.
„Wir testen immer wieder neue
Kombinationen“, sagt der aus Japan
stammende Chemiker Dr.-Ing. Soichi
Watanabe.
Watanabe ist komplett in einen
Schutzanzug gehüllt. „Die hauchdünnen
Schichten auf den Dioden dürfen
auf keinen Fall mit Staubpartikeln
verunreinigt werden“, erklärt er. Der
Staub würde auf den wesentlich
kleineren Molekülschichten wie ein
Gebirge wirken und die Leuchten dadurch
zerstören. Auch Wasserdampf
und Sauerstoff sind Gift für die organischen
Moleküle. Sie würden schnell
verderben. „Es ist wie mit Sushi. Das
will ich lieber frisch statt übermorgen
essen“, sagt der Japaner. Deshalb
versiegeln die Laboranten jedes
einzelne Plättchen sofort mit einem
weiteren Glasplättchen.
Die fertigen Dioden werden in
zwei Räumen getestet. Im ersten
werden Leuchtstärke und andere
Parameter geprüft. Im zweiten Raum,
der aussieht wie ein kleines Musik-
studio, folgt der Lebensdauertest.
Etliche Schalttafeln sind an Stromkästen
und Rechner angeschlossen.
Auf den schwarzen Kästen
brennen 360 Dioden tagelang. Die
Zahlenreihen auf den Bildschirmen
zeigen, an welchen Leuchten sich die
Weiterarbeit lohnt. Jeden Tag werten
Watanabe und seine Kollegen diese
Daten aus.
2014 will BASF den blauen
Farbstoff samt der komplementären
Systemkomponenten reif für den
Massenmarkt bei der Beleuchtung
machen. 2016 soll das BASF-Blau
dann die nötige Farbtiefe für die
Display-Industrie haben. Dass jeder
Fortschritt bis dahin hart erkämpft
werden muss, wissen die Forscher.
„Wir arbeiten hier an einer bahnbrechenden
Entwicklung. Das entfacht
den Entdeckergeist des Teams jeden
Tag aufs Neue“, sagt Hahn.