Leuchtflächen statt Glühbirnen

In Zukunft könnten die Decken oder Wände eines Zimmers aus einer einzigen Leuchtfläche bestehen. Oder man könnte seine Vorhänge aus einem Stoff nähen, der auf Knopfdruck leuchtet. Die Technik dafür ist noch nicht marktreif. Doch ein Schweizer Forscherteam arbeitet daran, dass sie es bald wird.

Ein Glasplättchen mit einer gelben Leuchtschicht.

Bildlegende: Diese etwa 5 mal 5 Zentimeter grossen Plättchen geben Licht ab, wenn man sie an einen Stromkreis anschliesst. Universität Basel

Die Chemikerin Catherine Housecroft hat einen Traum: Sie möchte mit ihrer Arbeit die Lichtindustrie verändern. «In den letzten Jahrzehnten hat die Industrie verschiedene Arten von Glühbirnen und Sparlampen hervorgebracht. Nun wollen wir grosse flächige Leuchtmittel entwickeln.» Dann könnten ganze Zimmerdecken hell erstrahlen, wie der Sommerhimmel. Ein Weg dorthin sind sogenannte lichtemittierende elektrochemische Zellen (LECs). Diese neuartigen Lichtquellen will die Professorin gemeinsam mit ihrem Team an der Universität Basel fit machen für den Markt.

Sanftes Licht in (fast) allen Farben

In Housecrofts Labor liegen auf einem Tisch mehrere beschichtete Glasplättchen. Es sind die neusten LECs, entwickelt in Basel und hergestellt von den Forschungspartnern an der Universität Valencia in Spanien. Schliesst man die Plättchen an einen Stromkreis an, beginnen sie, sanft zu leuchten. Die einen rot, die anderen grün, hellblau oder orange.

Das Licht ist diffus und über die ganze Oberfläche verteilt. Es erinnert ein wenig an jenes einer anderen Licht-Technik, der Oleds. Diese flächigen Leuchtdioden gibt es heute schon zu kaufen. Doch sie sind ziemlich teuer, weil sie in Aufbau und Herstellung kompliziert sind. LECs hingegen sind simpel. Man muss sie nicht im Vakuum produzieren, und sie brauchen nur eine einzige Leuchtschicht. Darum sollten sie deutlich billiger sein als Oleds.

Die Leuchtschicht der LECs besteht aus speziellen Molekülen, meist auf der Basis von Iridium und manchmal auch von Kupfer. Die Moleküle beginnen zu leuchten, wenn man sie mit Licht bestrahlt oder wenn man sie an einen Stromkreis anschliesst. Solche Moleküle zu entwickeln, das ist die Hauptarbeit von Catherine Housecroft und ihren Mitarbeiterinnen.

Noch nicht ganz alltagstauglich

Die Forscherin ist stolz auf das, was das Team schon erreicht hat: Lichtquellen in verschiedenen reinen Farben. Nur: «Für die Beleuchtung zuhause möchte man natürlich weisses Licht haben. Und das ist sehr schwierig.» Man muss dazu zwei chemische Verbindungen, die in verschiedenen Farben leuchten, in einer Leuchtschicht zusammenbringen. So gäben zum Beispiel die Moleküle für Orange und Blau zusammen Weiss.

Mehrere Glasbehälter mit leuchtendem Pulver in verscheidenen Farben.

Bildlegende: Viele Farben, kein Weiss: das Pulver des Leuchtstoffs unter UV-Licht. Universität Basel

Andere Forschergruppen haben das schon gemacht, allerdings nur mit mehreren leuchtenden Schichten. Das macht aber den Vorteil der einfachen Bauweise von LECs zunichte. Besser wäre es, man hätte eine einzige, weiss leuchtende Schicht.

Der Mangel an Weiss ist allerdings nicht das einzige Problem der Forscher. «Wir kämpfen auch mit der Lebensdauer der LECs», sagt Housecroft. «Man will ja keine Lichtquelle, die nach dem Kauf nur zehn Minuten lang funktioniert.» Die derzeit besten LECs – sie stammen aus dem Basler Labor – leuchten über 2500 Stunden. Das reicht aber noch nicht für den Alltag.

Darum suchen die Chemikerinnen und Chemiker des Teams nach neuen Molekülen. Sie tun das auch mithilfe des Computers. Denn am Computer lässt sich theoretisch vorhersagen, welche Moleküle vielversprechend sind. In der Praxis sieht dann aber oft alles anders aus. Es bleibt viel Herumprobieren dabei – typisch Chemie, sozusagen.

Bis die LECs bei uns auf dem Markt auftauchen, dürften also noch einige Jahre vergehen. Doch immerhin gibt es bereits erste Spin-of-Firmen, die diese Technik vermarkten wollen. Und es gibt sogar schon LECs in Fadenform, die man in Stoffe einweben kann. Die Idee vom leuchtenden Vorhang ist also mehr als nur ein Traum.

Licht unter Strom

Manche Festkörper geben Licht ab, wenn man eine elektrische Spannung an sie anlegt. Das nennt man Elektrolumineszenz. Entdeckt hat den Effekt der Physiker Georges Destriau im Jahr 1936 bei Kristallen. Heute basieren viele neue Lichtquellen auf der Elektrolumineszenz, zum Beispiel LEDs, Oleds und LECs.

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