Tehokkuutta ympäristöystävälliseen valaistukseen - Konstantinos Daskalakis kehittää ERC-hankkeessa uudenlaisia valkoista valoa säteileviä oled-valoja

Viidesosa maailman sähköenergiasta kuluu valaistukseen. Samalla valaistus tuottaa kaikkiaan 400 miljoonaa tonnia hiilidioksidipäästöjä vuosittain, joka vastaa 1,2 prosenttia kaikista päästöistä.

Pyrkimykset tehostaa valaistusta ovat johtaneet ledien eli vähäisen sähkövirran ansiosta valoa intensiivisesti säteilevien diodien kehittämiseen. Led-valot valmistetaan erittäin puhtaista, kiteisistä ja epäorgaanisista puolijohteista, joiden kerääminen ja prosessointi vaativat paljon energiaa. 

”Led-valot ovat tehokkaita käytössä. Led-valojen ongelmat liittyvät materiaalien valmistamisen ja käytön jälkeisiin haitallisiin ympäristövaikutuksiin. Kehittämieni orgaanisten eli hiilipohjaisten, valkoisten oled-valojen (woled) valmistaminen on ympäristöystävällisempää kuin perinteisten led-valojen valmistus. Aion kehittää ympäristöystävällisiä ja helposti valmistettavia woled-valoja, jotka voidaan käytön jälkeen hävittää turvallisesti”, sanoo tutkijatohtori Konstantinos Daskalakis, joka sai juuri hankkeelleen 1,5 miljoonan euron rahoituksen Euroopan tutkimusneuvostolta (ERC). Hanke kestää viisi vuotta.

Orgaanisten ledien, oledien, toimintaperiaate on sama kuin led-valoissa, mutta ne valmistetaan hiilipohjaisista puolijohteista. Niitä käytetään muun muassa televisioiden ja puhelinten näytöissä. Woled-valoiksi niitä kutsutaan silloin, kun ne saadaan säteilemään kirkasta valkoista valoa ja niitä käytetään valaistuksessa.

Nykyiset woled-valojen ratkaisut ovat kalliita ja tehottomia. Niissä käytetään usein materiaalina uusiutumattomia, kalliita ja harvinaisia raskasmetalleja, ja lisäksi valmistusprosessit ovat hankalia.

”Woled-valojen hintaa pitää pystyä merkittävästi pudottamaan, ja samalla tulee kaksinkertaistaa niiden valotehokkuus ja elinkaaren pituus. Meidän innovaatiomme perustuu kvanttimekaniikkaan ja fotoniikkaan, tarkemmin ottaen polariton-tilaan, joka on materiaalin ja valon ominaisuuksia yhdistävä hybridimuoto.”

Polariton-tila sallii materiaalin muokkaamisen valon avulla niin, että sama materiaali säteilee ja absorboi eli imee itseensä hallitusti useita eri värejä. Muokkaamalla materiaalin ominaisuuksia polariton-tilan avulla saadaan siis lopputulokseksi silmin havaittava valkoinen väri.

”Uudenlainen polariton-tila muodostuu, kun valo vangitaan kahdesta nanometrien paksuisesta peilistä koostuvaan mikrorakenteeseen. Rakenne samanaikaisesti säteilee valoa ja absorboi sen sisälleen, eli polariton-tilaa ei voida havaita vain materiaalina tai vain valona. Polariton-tilaa hallitsemalla voidaan siis saada se säteilemään useita eri värejä.”

”Erityinen osaamisalueeni on fotoniikassa ja valoa säteilevissä materiaaleissa, ja näiden avulla pyrin ratkaisemaan woled-valoihin liittyviä haasteita. Kokeellisten tutkimusten avulla pyrin osoittamaan, että polariton-tilojen avulla voidaan siirtyä perinteisistä led-valoista valkoista valoa säteileviin, edullisiin, tehokkaisiin, vakaisiin ja kirkkaisiin oled-valoihin.”

Lisätietoja (englanniksi):

European Research Council