L’électroluminescence (phénomène par lequel un matériau émet de la lumière en réponse au passage d’un courant électrique) et les matériaux qui la maximisent font l’objet d’études et d’améliorations constantes puisque, à l’ère moderne, cette technologie est utilisée en permanence.
Il n’est donc pas surprenant que la recherche industrielle se soit à son tour interrogée sur la possibilité de créer un matériau efficace et respectueux de l’environnement.a trouvé la solution dans une cellule électrochimique composée de dendrimères (classe de composés macromoléculaires polymères monodispersés, c’est-à-dire constitués d’une seule espèce chimique)cellulose et graphène.
Cette découverte sensationnelle, qui, selon les experts, pourrait conduire à des « une nouvelle ère d’illumination » était un groupe de recherche composé de scientifiques japonais de l’Institut des sciences de la vie.Université de Kyushuet des Allemands deLaboratoire Albrecht.
L’équipe a développé Des cellules électrochimiques écologiques qui émettent de la lumière en utilisant de nouvelles molécules appelées dendrimères combinées à des électrolytes dérivés de la biomasse et à des électrodes à base de graphène..
Leurs résultats ont été publiés dans la revue Advanced Functional Materials sous le titre « Dendri-LEC Family : Establishing the Bright Future for Dendrimer Emitters in Traditional and Graphene-Based Light-Emitting Electrochemical Cells » (Famille Dendri-LEC : établir l’avenir prometteur des émetteurs de dendrimères dans les cellules électrochimiques à émission de lumière traditionnelles et basées sur le graphène)..
« Les « cellules électrochimiques émettrices de lumière » ou « LEC » constituent un exemple de technologie émergente ».explique Ken Albrecht, professeur associé à l’Institut de chimie et d’ingénierie des matériaux de l’université de Kyushu et l’un des responsables de l’étude. « Ces dernières ont attiré l’attention en raison de leur coût compétitif par rapport aux diodes électroluminescentes organiques (OLED). Une autre raison de la popularité des LEC est leur structure simplifiée. ».
Les appareils OLED nécessitent généralement une superposition minutieuse et précise de plusieurs films organiquesce qui rend leur production compliquée et coûteuse ; les LEC, en revanche, peuvent être fabriquées avec des films organiques. une seule couche de film organique mélangée à des matériaux électroluminescents et à un électrolytede plus, ils ont une tension d’entraînement plus faiblece qui signifie qu’ils consomment moins d’énergie.
Dendrimères de deuxième génération avec des groupes tert-butyle (à gauche) et méthoxy (à droite) appliqués à des cellules électrochimiques électroluminescentes (LEC). La durée de vie des dispositifs LEC utilisant des dendrimères avec des groupes méthoxy hydrophiles (à droite) est plus de 10 fois supérieure à celle des dendrimères hydrophobes – Crédits à l’Université de Kyushu
En outre, l’électrode utilisée peut également être fabriquée en csur des matériaux peu coûteux, contrairement aux métaux rares ou lourds utilisés dans les OLED.
« Nos groupes de recherche ont exploré de nouveaux matériaux organiques susceptibles d’être utilisés dans les LEC. L’un de ces candidats s’est avéré être les dendrimères ».explique le professeur Rubén D. Costa de l’Université technique de Munich, qui a dirigé le groupe de recherche en Allemagne. « Il s’agit de molécules polymères symétriques et ramifiées dont la structure unique a conduit à leur utilisation dans tous les domaines, de la médecine aux capteurs, et maintenant à l’optique. ».
L’équipe de recherche a commencé à modifier ses matériaux pour les LEC à partir de recherches antérieures :
« Le dendrimère que nous avons initialement développé comportait des groupes moléculaires hydrophobes, c’est-à-dire qui repoussaient l’eau. En les remplaçant par des groupes hydrophiles, c’est-à-dire favorables à l’eau, nous avons constaté que la durée de vie du dispositif LEC pouvait être prolongée jusqu’à plus de 1 000 heures, soit plus de 10 fois plus que l’original », a expliqué Albrecht « Cela a rendu notre cellule encore plus efficace et durable ; de plus, grâce à notre collaboration avec l’équipe du Dr Costa, le dispositif est également très respectueux de l’environnement. ».
L’équipe allemande dirigée par le Dr Costa a plusieurs années de travail derrière elle sur le développement de matériaux moins chers et plus respectueux de l’environnement à utiliser dans les dispositifs exploitant l’électroluminescence..
Un matériau sur lequel de nombreux tests ont été effectués est l’acétate de celluloseun composé organique commun et largement utilisé dans une variété de cas d’utilisation, des fibres de vêtements aux montures de lunettes.
« Nous avons utilisé de l’acétate de cellulose dérivé de la biomasse comme électrolyte dans notre nouveau dispositif LEC et nous avons reçu la confirmation de l’utilisation de l’acétate de cellulose comme électrolyte dans notre nouveau dispositif LEC. sa longue durée de vie« Costa illustré. « En outre, nous avons également découvert que graphène peut également être utilisé comme électrode. Il s’agit d’une étape fondamentale vers la réalisation de dispositifs flexibles émettant de la lumière à l’aide de matériaux respectueux de l’environnement »..
L’équipe explique que bien que leur travail soit prometteur, des recherches supplémentaires sont nécessaires avant que les dispositifs puissent être mis sur le marché.
« Notre cellule ne s’illumine qu’en jaune, nous devons donc la développer pour qu’elle s’illumine dans les trois couleurs primaires de la lumière : le bleu, le vert et le rouge. L’efficacité de la luminescence, c’est-à-dire l’intensité de la lumière, doit également être améliorée. »conclut Albrecht. « Bien que, grâce à notre coopération internationale, l’avenir soit déjà plus prometteur.
