Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind vielversprechende Kandidaten für flexible Flachbildschirme. Mit einem von Chemikern der Goethe-Universität entwickelten Screeningverfahren lassen sich Leitstrukturen zur Optimierung der Lichtausbeute nun schneller identifizieren.
Die steigende Nachfrage nach immer leistungsfähigeren Smartphones, Tabletcomputern und Heimkinos stellt die Displaytechnologie vor wachsende Herausforderungen. Gegenwärtig werden sie am umfassendsten von organischen Materialien gemeistert. Insbesondere mit Molekülen aus der Stoffklasse der Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAKs) lassen sich großflächige und mechanisch flexible Flachbildschirme erzeugen. Sie vereinen brillante Farben mit einer hohen Auflösung und verbrauchen gleichzeitig wenig Energie.
Chemiker der Goethe-Universität arbeiten derzeit an neuartigen organischen Leuchtstoffen, die ihre besonders vielversprechenden Eigenschaften dem gezielten Einbau von Bor-Atomen in das PAK-Gerüst verdanken. Bislang waren die erforderlichen Synthesen äußerst anspruchsvoll und zeitaufwändig. Erleichterung könnte künftig ein jüngst entwickeltes Screeningverfahren schaffen, mit dessen Hilfe eine Vielfalt borhaltiger PAKs auf kurzem Wege zugänglich wird. So lässt sich deren Potential als OLED-Leuchtstoffe effizient evaluieren. Nur die aussichtsreichsten Kandidaten werden anschließend eingehender untersucht.
Wie die Gruppe um Prof. Matthias Wagner vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Goethe-Universität in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ berichtet, basiert die Methode auf einer Dreikomponentenreaktion: Zwei der Bausteine bleiben in allen Reaktionen unverändert, der dritte wird aus einem breiten Spektrum käuflicher und kostengünstiger PAKs ausgewählt. Der reaktive borhaltige Ausgangsstoff spielt beim Aufbau der Molekülgerüste eine entscheidende Rolle. Zudem verleiht er den erhaltenen Verbindungen die erwünschten optoelektronischen Eigenschaften, indem er die Leuchtkraft erhöht und die elektrische Leitfähigkeit der Materialien verbessert.
„Lange Zeit hat vor allem die Pharmaforschung von Screeningverfahren profitiert“, so Doktorandin Alexandra John. „Gerade auf dem dynamisch wachsenden Gebiet der organischen Materialien bietet es sich jedoch an, ähnliche Strategien zu nutzen, um kostengünstig und ressourcenschonend ans Ziel zu kommen.“ Prof. Matthias Wagner ergänzt: „Die Marktrelevanz unserer Entwicklung erkennt man auch daran, dass unsere Forschung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie großzügig finanziell unterstützt wird“. Das zugrundeliegende Förderinstrument “WIPANO – Wissens- und Technologietransfer durch Patente und Normen“ zielt darauf ab, durch die Sicherung und Nutzung von Geistigem Eigentum die wirtschaftliche Verwertung innovativer Ideen und Erfindungen aus öffentlicher Forschung zu gewährleisten. Wagner und John haben ihr Verfahren bereits zum Patent angemeldet.
Publikation: Alexandra John, Michael Bolte, Hans-Wolfram Lerner, and Matthias Wagner: A Vicinal Electrophilic Diborylation Reaction Furnishes Doubly Boron-Doped Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, in: Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201701591.
