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DE1243269B - Elektrolytische Zelle zur Erzeugung von sichtbarer Lumineszenz - Google Patents

Elektrolytische Zelle zur Erzeugung von sichtbarer Lumineszenz

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Publication number
DE1243269B
DE1243269B DEA49739A DEA0049739A DE1243269B DE 1243269 B DE1243269 B DE 1243269B DE A49739 A DEA49739 A DE A49739A DE A0049739 A DEA0049739 A DE A0049739A DE 1243269 B DE1243269 B DE 1243269B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluorescent
electrolytic cell
electrolyte
solvent
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEA49739A
Other languages
English (en)
Inventor
Donald Leonard Maricle
Michael Mckay Rauhut
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wyeth Holdings LLC
Original Assignee
American Cyanamid Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by American Cyanamid Co filed Critical American Cyanamid Co
Publication of DE1243269B publication Critical patent/DE1243269B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K2/00Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence
    • F21K2/06Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence using chemiluminescence
    • F21K2/08Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence using chemiluminescence activated by an electric field, i.e. electrochemiluminescence
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1503Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect caused by oxidation-reduction reactions in organic liquid solutions, e.g. viologen solutions

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

  • Elektrolytische Zelle zur Erzeugung von sichtbarer Lumineszenz Die Erfindung bezieht sich auf Elektrolumineszenzerscheinungen in einer Lösung. Es wurde gefunden, daß man Emission von sichtbarer Elektrolumineszenz durch Anlegen von Wechselstrom ausreichender Spannung an die Elektroden, beispielsweise solche aus Platin oder Quecksilber, einer elektrolytischen Zelle in einem inerten Lösungsmittel, das eine fluoreszenzfähige organische Verbindung und einen geeigneten Trägerelektrolyten enthält, erzeugen kann.
  • Dimethylformamid (DMF) als Lösungsmittel, das 2 - 10-3 Mol Rubren als fluoreszenzfähige Verbindung und 0,1 Mol Tetrabutylammoniumperchlorat als Trägerelektrolyten enthält, stellt beispielsweise ein System dar, das Licht emittiert, wenn es sich in einer elektrolytischen Zelle befindet, die Elektroden enthält, an die ein Wechselstrom mit 60 Hertz angelegt ist, ohne daß die Lösungsbestandteile des Systems in nennenswerter Weise verbraucht werden. An jeder Elektrodenoberfläche oder in ihrer unmittelbaren Umgebung wird sichtbares Licht emittiert, solange ein Wechselstrom mit genügender Spannung angelegt ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher eine elektrolytische Zelle zur Erzeugung von sichtbarer Lumineszenz bei Stromdurchgang, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung der elektrolytischen Zelle aus einem inerten Lösungsmittel, einer fluoreszenzfähigen organischen Verbindung und einem Trägerelektrolyten besteht und daß an die Zelle eine so hohe Wechselspannung angelegt ist, daß der fluoreszenzfähigen organischen Verbindung während der einzelnen Halbwellen alternierend wenigstens ein Elektron zugeführt oder entzogen wird, und beim Phasenwechsel diese Verbindung jeweils wieder in ihre ursprüngliche Form, jedoch in ihren angeregten Singulettzustand zurückgeführt wird.
  • Die fluoreszenzfähige organische Verbindung wird also entweder periodisch zu einer oxydierten Form (d. h. einem Kationradikal) in der Anodenphase des angelegten Potentials oxydiert und zu ihrer angeregten Form in der Kathodenphase des angelegten Potentials reduziert, oder sie wird zu einer reduzierten Form (d. h. einem Anionradikal) in der Kathodenphase des angelegten Potentials reduziert und zu ihrem angeregten Zustand in der Anodenphase des angelegten Potentials oxydiert. Bei fluoreszenzfähigen Verbindungen, die rotes Licht bei Anregung emittieren, ist die geringste anodische oder kathodische Spannungsamplitude und infolgedessen der geringste Spannungswechsel an einer Elektrode erforderlich, um sichtbares Licht zu erzeugen. Dagegen sind bei fluoreszenzfähigen Verbindungen, die bei Anregung blaues Licht emittieren, größere anodische oder kathodische Amplituden und höhere Spannungsdifferenzen an der Elektrode erforderlich.
  • Die zur Erzeugung von Licht erforderlichen oberen und unteren Grenzen des an die Elektrode angelegten Potentials hängen von der verwendeten fluoreszenzfähigen organischen Verbindung ab. So muß entweder die obere Grenze des angelegten Potentials einen ausreichend hohen positiven Wert haben, damit die fluoreszenzfähige organische Verbindung in einen oxydierten Zustand umgewandelt wird oder die untere Grenze des an die Elektrode angelegten Potentials muß genügend negativ sein, damit die fluoreszenzfähige organische Verbindung in einen reduzierten Zustand umgewandelt wird. Außerdem muß die Potentialdifferenz zwischen den oberen und unteren Werten des angelegten Potentials wenigstens ausreichen, daß genügend Energie zur Überführung der fluoreszenzfähigen organischen Verbindung in ihren angeregten Singulettzustand vorhanden ist.
  • Im allgemeinen muß die Potentialdifferenz zwischen den oberen und unteren Grenzen der angelegten Spannung über etwa 1,5 Volt liegen.
  • Die zur Oxydation oder Reduktion von organischen Verbindungen des hier in Betracht gezogenen Typs erforderlichen Potentiale (bezogen auf eine Standard-Elektrode, z. B. die gesättigte Kalomel-Elektrode) können leicht durch polarographische Standardmethoden bestimmt werden (s. 1. M. K o 1 t h o f f und J. J. L i n g a n e, Polarography, 2. Auflage, 1952, Interscience Publishing, New York, N. Y.). Die Mindestenergien, die zur Umwandlung von organischen Verbindungen des hier in Betracht kommenden Typs in ihre angeregten Singulettzustände erforderlich sind, können ebenfalls leicht durch Methoden wie Absorptions- oder Emissionsspektroskopie bestimmt werden (s. S. F. M a s o n, Molecular Electronic Absorption Spectra, Quarterly Reviews, 15, S. 287, 1961).
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann man in verschiedenster Weise, wie aus der Beschreibung an anderer Stelle zu ersehen ist, z. B. auf dem Gebiet der Beleuchtung oder von Informationsdarstellungen verwenden. Beispielsweise stellt die elektrolytische Zelle von Beispiel l praktisch eine Glühlampe dar, wobei die elektrolytische Zelle aus einer transparenten, durch einen Stopfen verschlossenen Flasche mit zwei Elektroden darin besteht, deren Enden in das System aus fluoreszenzfähiger Verbindung, Lösungsmittel und Elektrolyt eintauchen. An Stelle der birnenförmigen Zelle kann man bei Bedarf eine röhren- oder würfelförmige Zelle oder irgendeine andere geometrische Form verwenden. Ebenso kann man mehrere Elektrodenpaare in einer vorgegebenen Zelle verwenden, wobei gegebenenfalls jedes Paar unabhängig arbeitet. Weitere Anwendungszwecke werden an späterer Stelle genauer erläutert.
  • Wie oben ausgeführt wurde, wird sowohl durch das Lösungssystem als durch die Natur der Elektrode die obere Grenze der Potentialdifferenz offensichtlich festgelegt. Was die Frequenz der angelegten Wechselspannung betrifft, so kann diese in einem Bereich von einigen Zyklen pro Minute bis zum Radiowellenbereich und darüber liegen.
  • Zahlreiche organische fluoreszenzfähige Verbindungen sind imstande, sichtbares Licht auszusenden, wenn auf sie erfindungsgemäß Wechselstrom mit ausreichender Spannung angewandt wird. Beispielhaft für solche Verbindungen sind fluoreszenzfähige aromatische polycyclische Kohlenwasserstoffe und polycyclische Heterocyclen. Zu diesen Verbindungen gehören unter anderem 1,4-Dimethoxyanthracen,1-Methoxy-9,10-diphenylanthracen, 1,4-Dimethoxy-9,10-diphenylanthracen, 2,3-Benzofluoranthracen, Anthracen, Rubren, Pyren, Coronen, Decacylen, ß-Dinaphthylinoxyd, 1,3-Diphenylisobenzofuran, 1,7-Phenanthrolin, Benzo-(1,2,3-g,h : 4,5,6-g',h')-Diphenanthridin und N-Methylphenothiazin.
  • Zahlreiche Trägerelektrolyten können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung angewandt werden. Es ist jedoch unbedingt nötig, daß diese Elektrolyten beispielsweise die erforderlichen anodischen oder kathodischen Amplituden nicht merklich dämpfen und so eine Umwandlung der organischen fluoreszenzfähigen Verbindung in ihren angeregten Zustand verhindern. Es ist dem Fachmann bekannt, daß ein Elektrolyt, der auf eine organische fluoreszenzfähige Verbindung nicht störend wirkt, auf eine andere Verbindung dieser Art störend wirken kann und umgekehrt. Es liegt daher im Rahmen der Erfindung und im Rahmen des fachmännischen Könnens, einen Elektrolyten zu verwenden, der für die verwendete organische fluoreszenzfähige Verbindung geeignet ist. Der Elektrolyt sollte außerdem in dem für die Lumineszenzreaktion erforderlichen Potentialbereich elektroinaktiv sein, genügende Leitfähigkeit aufweisen und nicht lumineszenzlöschend wirken. Geeignete elektrolytische Kationen sind beispielsweise tetrasubstituierte Ammoniumionen mit niederen Alkylresten oder Ionen der Erdalkali- und Alkalimetalle. Geeignete Anionen sind beispielsweise Perchlorat, Hexafluorarsenat, Hexafluorphosphat, Chlorid oder Bromid.
  • Zahlreiche Lösungsmittel können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden. Für die organische fluoreszenzfähige Verbindung und den Elektrolyten ist jedes praktisch inerte organische oder anorganische Lösungsmittel, das in ausreichendem Maße nicht protonierend wirkt und nicht reduzierbar ist, so daß der gewünschte Grad an Reversibilität erhalten bleibt (d. h., die Lebensdauer des Radikalions sollte mindestens dem reziproken Wert der angewandten Frequenz gleich sein), geeignet, vorausgesetzt, daß es durch Zufügen eines Elektrolyten des beschriebenen Typs leitend wird.
  • Folgende inerten Lösungsmittel sind beispielhaft: Nitrile, z. B. Acetonitril; Sulfoxyde, z. B. Dimethylsulfoxyd; Äther, z. B. Tetrahydrofuran, Dioxan, Diäthyläther oder Dimethoxyäthan; Alkohole, z. B. niedere Alkanole; Amide, beispielsweise Dimethylformamid; Carbonate, z. B. Propylencarbonat;Amine, z. B. Äthylendiamin; Nitroalkane, z. B. Nitromethan; und Dialkylsulfite, beispielsweise Dimethylsulfit.
  • Es ist nicht erforderlich, daß diese Lösungsmittel wasserfrei sind, da gefunden wurde, daß in einigen Fällen bis zu etwa 10 °/o Wasser ohne Beeinträchtigung der Emission sichtbaren Lichts vorhanden sein können. Es ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß es zahlreiche andere praktisch inerte organische und anorganische Lösungsmittel gibt, auch solche, die, obwohl nicht völlig inert, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem Lösungssystem verträglich sind und praktisch nicht fluoreszenzlöschend wirken. Lösungsmittelgemische kann man ebenfalls verwenden.
  • Im Zusammenhang mit dem Anregungszustand, der oben beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, daß die Energie eines angeregten Zustands einen leicht meßbaren, experimentellen Wert darstellt. Beispielsweise ist die Energiedifferenz zwischen einem ersten angeregten Singulett und seinem entsprechenden Grundzustand durch die Frequenz der ersten Absorptionsbande im ultravioletten oder sichtbaren Spektrum des Körpers im Grundzustand definiert.
  • Die durch eine Reaktion freigesetzte physikalische Energie ist ebenfalls eine experimentelle Größe. Beispielsweise kann die Energie einer Reaktion des Typs, der bei der oben beschriebenen besonderen Ausführungsform vorliegt, durch polarographische Messungen und andere bekannte physikalisch-chemische Methoden bestimmt werden.
  • Der Bereich, in dem Elektrolumineszenz auftritt, läßt sich daher unabhängig davon messen und eindeutig mit Hilfe physikalischer Daten definieren. Infolgedessen kann man die Erzeugung von Elektrolumineszenzemission mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch ermöglichen, daß man zunächst die bekannten physikalischen Daten der fluoreszenzfähigen organischen Verbindung sowie des inerten Lösungsmittels und des Elektrolyten, die verwendet werden sollen, feststellt.
  • Die Temperatur, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung betrieben wird, ist nicht entscheidend; so wurden hervorragende Ergebnisse bei Umgebungstemperaturen erhalten. Zur Erzielung bestmöglicher Ergebnisse wird das verwendete Lösungsmittel von Luft befreit, beispielsweise durch Durchleiten von Stickstoff, wodurch die Bedingungen verbessert werden und die Sicherheit, daß das Lösungsmittel praktisch inert ist, erhöht wird.
  • Beispiel 1 In eine mit einem Gummistopfen verschlossene 50-ml-Flasche, die 30m1 Dimethylformamid (DMF) als Lösungsmittel (das durch Einleiten von Stickstoff praktisch luftfrei gemacht wurde) enthält, werden so viel Tetrabutylammoniumperchlorat und Rubren gegeben, daß eine 0,lmolare Lösung des Elektrolyten bzw. eine 2 - 10-3-molare Lösung der organischen fluoreszenzfähigen Verbindung vorliegt. Durch den Stopfen sind zwei Platinelektroden, die jeweils an den
    Bei- Organische Elektrolyt Molare Lösungsmittel
    spiel fluoreszenzfähige Verbindung Konzentration
    (a) (b) (a) J (b) (c)
    2 Rubren Lithiumbromid 2-10-3 0,1 DMF
    3 Rubren Tetrabutylammoniumperchlorat 2-10-3 0,1 950/() Dioxan
    5 % H20
    4 Perylen Tetrabutylammoniumperchlorat 2-10-3 0,1 DMF
    5 Anthracen Tetrabutylammoniumperchlorat 2-10-3 0,1 DMF
    6 9,10-Diphenylanthracen Tetrabutylammoniumperchlorat 2-10-3 0,1 DMF
    7 N-Methylphenothiazin Tetrabutylammoniumperchlorat 2-10-3 0,1 DMF
    8 9,10-Diphenylanthracen Tetrabutylammoniumperchlorat 2-10-3 0,1 1,2-Dimethoxyäthan
    Wie im vorstehenden Beispiel 1 leuchten die Gitter auf, und sichtbares Licht wird in allen Beispielen wahrgenommen, solange der Strom eingeschaltet ist.
  • Beispiel 9 Beispiel 1 wird in jedem wesentlichen Punkt wiederholt mit der Ausnahme, daß an Stelle von Platin Kohle auf der Elektrode verwendet wird. Bei Anlegen von Strom wird sichtbares Licht emittiert.
  • Beispiel 10 Beispiel 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß an Stelle von Platin auf der Elektrode rostfreier Stahl
    Organische Wechselstrom
    Bei- fluoreszenzfähige Elektrolyt Polare Konzentration Lösungsmittel Fre-
    spiel Verbindung quenz Volt**
    (a) (b) (a) I (b) (c) Hertz
    12 Rubren Tetrabutylammonium- 2 - 10-3 0,1 DMF 0,3 2,5*
    perchlorat
    13 Rubren Tetrabutylammonium- 2-10-3 0,1 DMF 30 5
    perchlorat
    14 Rubren Tetrabutylammonium- 2-10-3 0,1 DMF 100 10
    perchlorat
    15 2,3-Benzofluoranthen Natriumperchlorat 2.10-3 0,1 1,2-Dimethoxyäthan 60 20
    16 Dinaphthalinoxyd Tetramethylammonium- 2-10-3 0,1 Propylencarbonat 60 5
    hexafluorarsenat
    17 1,3-Diphenylisobenzo- Tetrabutylammonium- 3 -16-3 0,1 Tetrahydrofuran 60 20
    furan tetraphenyloborat
    18 1,7-Phenanthrolin Ca(C104)2 10-3 0,1 Dimethylsulfoxyd 60 7
    19 1,10-Phenanthrolin LiC104 4 -10-3 0,1 Äthylendiamin 60 15
    Fußnoten siehe am Schluß der Tabelle
    Enden Platingitter mit einer Fläche von 6,7 cm2 aufweisen, in die Flasche eingeführt, wobei die Gitter natürlich in die Lösung eintauchen. Die senkrecht stehenden Elektroden sind etwa 1,27 cm voneinander entfernt. An die Elektroden wird ein Wechselstrom (60 Hertz) mit einer Spannung von 3 Volt angelegt. Die Gitter leuchten auf, und dieses sichtbare Licht ist so lange wahrnehmbar, wie der Strom eingeschaltet bleibt.
  • Beispiele 2 bis 8 Beispiel 1 wird in jedem wesentlichen Punkt wiederholt mit der Ausnahme, daß die folgenden fluoreszenzfähigen Verbindungen, Elektrolyten und Lösungsmittel bei den angegebenen Konzentrationen verwendet werden. verwendet wird. Bei Anlegen von Strom wird sichtbares Licht emittiert.
  • Beispiel 11 Beispiel 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß an Stelle von Platin auf der Elektrode Tantal verwendet wird. Beim Anlegen von Strom wird sichtbares Licht emittiert.
  • Die folgenden Beispiele, die die Erfindung weiter erläutern, wurden alle praktisch wie im Beispiel 1 durchgeführt. Die Ausnahmen sind in der folgenden Tabelle angegeben:
    (Fortsetzung vorstehender Tabelle)
    Organische Molare Wechselstrom
    Bei- fluoreszenzfähige Elektrolyt Lösungsmittel Fes.
    spiel Verbindung Konzentration quer Volt**
    (a) (b) (a) (b) (c) Hertz
    20 Benzo-(1,2,3-g,h : 4,5,6, Tetrabutylammonium- 2 -10-2 0,1 1,2-Dimethoxyäthan 60 10
    g'h')-diphenanthradin perchlorat
    21 N-Methylphenothiazin Tetrapropylammonium- 3 -10-3 0,1 Propylencarbonat 60 10
    hexafluorophosphat
    22 9,10-Diphenylanthracen Tetrabutylammonium- 10-2 0,8 1,2-Dimethoxyäthan 60 15
    perchlorat
    23 9,10-Diphenylanthracen Tetrabutylammonium- 5-10-2 0,5 1,2-Dimethoxyäthan 60 12
    perchlorat
    24 9,10-Diphenylanthracen Tetrabutylammonium- 1-10-2 0,1 1,2-Dimethoxyäthan 60 10
    perchlorat
    25 9,10-Diphenylanthracen Tetrabutylammonium- 1-10-3 0,1 tert.-Butanol 60 20
    perchlorat
    26 1-Methoxy-9,10-diphe- LiA1C14 10-3 1,0 Nitromethan 60 10
    nylanthracen
    27 1,4-Dimethoxy-9,10-di- Tetrabutylammonium- 10-3 0,1 Dimethylsulfit 60 75
    phenylanthracen bromid
    28 Pyren M9C104 2-10-2 0,1 DMF 20 15
    29 Coronen Tetrabutylammonium- 10-3 0,1 1,2-Dimethoxyäthan 60 20
    perchlorat
    30 Decacyclen Tetrabutylammonium- 10-3 0,1 1,2-Dimethoxyäthan 60 20
    perchlorat
    31 1,4-Dimethoxy- NaC104 10-3 0,1 Dimethylsulfoxyd 60 10
    anthracen
    * In Rechteckwellen (von Scheitelwert zu Scheitelwert).
    ** An die Zelle angelegte Gesamtspannung.
    In den Beispielen der vorstehenden Tabelle wird eine sichtbare Elektrolumineszenz emittiert. In den Beispielen 1 bis 11 und 13 bis 31 ändert sich die Spannung in Abhängigkeit von der Zeit als Sinuswellenfunktion.
  • In der vorstehenden Tabelle sind zwar Frequenzen in der Größenordnung von 0,3 bis 100 Hertz aufgeführt, jedoch können, wie bereits angegeben, erheblich höhere Frequenzen angewandt werden. Beispielsweise kann man an Stelle der Frequenzen von Beispiel 13, 17, 21 und 26 Frequenzen von 500, 1000, 10 000 bzw. 15 000 anwenden, ohne daß die Elektrolumineszenzemission sich wesentlich ändert.
  • Zu weiteren außer den bereits beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehören auch Vorrichtungen mit im Abstand voneinander angeordneten Platten, Schirmen oder ähnlichen Flächen, die als Elektroden wirken; eine oder mehrere dieser Flächen kann gegebenenfalls als Sieb ausgebildet oder perforiert oder durchsichtig sein. Zwischen diese Flächen wird das System aus fluoreszenzfähiger Verbindung, Lösungsmittel und Elektrolyt gebracht, bevorzugt in Gelform, und durch die Elektroden und natürlich auch durch das dazwischen befindliche System Wechselstrom geleitet. Infolge des Aufleuchtens der Elektroden kann man sichtbares Licht wahrnehmen.
  • Eine oder beide dieser Elektroden können Informationen enthalten, die beispielsweise mit verschiedenen Perforationen erzeugt werden können. Wenn man als Elektroden feste, durchscheinende Platten verwendet, können diese durch eine Informationen enthaltende Schablone bedeckt sein, so daß nur das Licht, das durch die Schablone tritt, sichtbar wird. Man kann selbstverständlich eine Reihe einzelner Elektrodenpaare mit Elektroden des vorstehend beschriebenen Typs verwenden, wodurch sich mehr Möglichkeiten bei ihrer Verwendung zur Darstellung von Informationen ergeben.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Vielfalt von Elektroden beliebiger Gestalt (z. B. gerade, gekrümmte oder konische Stäbe) auf einer Fläche angeordnet sein, wobei die Elektroden in ein System (Gel oder Lösung) der beschriebenen Art eintauchen und paarweise oder in einer anderen geeigneten Weise an den Wechselstrom angeschlossen sind. Durch Regeln des Stroms an jedem dieser Paare können auf der Fläche verschiedene Informationen dargestellt werden.
  • Zur Erläuterung der Ausführungsformen, bei denen das System aus fluoreszenzfähiger Verbindung, Lösungsmittel und Elektrolyt ein Gel ist, sollen die folgenden Beispiele dienen: Beispiel 32 Beispiel 13 wird praktisch genau wiederholt mit der Ausnahme, daß in dem Lösungsmittel 30 Gewichtsprozent Polyacrylamid gelöst sind. Man erhält ein. Gel, das, wie oben beschrieben, verwendet werden kann, beispielsweise zwischen zwei Elektrodenplatten in sandwichartiger Anordnung. Beispiel 33 Eine Lösung aus 100/, Acrylamid, 100/, Methylenbisacrylamid, 0,5°/o a,a-Azobisisobutyronitril, 5 10-3 Mol Rubren und 0,1 Mol Tetrabutylammoniumperchlorat in Dimethylformamid, in die zwei Platinelektroden eintauchen, wird einige Stunden auf 60'C erwärmt, bis die Polymerisation praktisch beendet ist. Man erhält ein halbfestes Gel. Durch Anlegen eines Wechselstroms von 5 Volt und 60 Hertz wird gelbes Licht erzeugt.
  • Gegebenenfalls kann der Behälter der elektrolytischen Zelle, der durchscheinend oder durchsichtig sein kann, mit einem fluoreszierenden Stoff überzogen werden (z. B. außen), und das an den Elektroden emittierte Licht kann dann durch diesen Stoff in längerwelliges Licht umgewandelt werden. Die folgenden Beispiele erläutern diese Ausführungsform.
  • Beispiel 34 Beispiel 6 wird in einem Glasbehälter durchgeführt, der außen mit einem 5 mm dicken Polystyrolfilm mit einem Gehalt von 1 °/o Rhodamin B überzogen ist. Beim Anlegen von Wechselstrom wird rotes Licht (an Stelle von Blau) emittiert.
  • Beispiel 35 Beispiel 34 wird wiederholt, wobei lediglich 10/, Eosin an Stelle von Rhodamin B verwendet wird. Eine Reihe weiterer Möglichkeiten ergeben sich aus dem Stand der Technik auf dem Gebiet der Fluoreszenzerscheinungen. So kann man an Stelle eines organischen Fluoreszenzfarbstoffs (wie in den Beispielen 34 und 35) »Kristallphosphore« in dem Überzug anwenden. P. P r i n g s h e i m, Fluorescence and Phosphorescence, Intersciense Publishers, New York, 1949, Kapitel VII.

Claims (10)

  1. Patentansprüche: 1. Elektrolytische Zelle zur Erzeugung von sichtbarer Lumineszenz bei Stromdurchgang, d adurch gekennzeichnet, daßdieFüllung der elektrolytischen Zelle aus einem inerten Lösungsmittel, einer fluoreszenzfähigen organischen Verbindung und einem Trägerelektrolyten besteht und daß an die Zelle eine so hohe Wechselspannung angelegt ist, daß der fluoreszenzfähigen organischen Verbindung während der einzelnen Halbwellen alternierend wenigstens ein Elektron zugeführt oder entzogen wird, und beim Phasenwechsel diese Verbindung jeweils wieder in ihre ursprüngliche Form, jedoch in den angeregten Singulettzustand zurückgeführt wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als fluoreszenzfähige Verbindung einen fluoreszenzfähigen aromatischen Kohlenwasserstoff, eine fluoreszenzfähige polycyclische heterocyclische Verbindung, Rubren, 9,10-Diphenylanthracen, Anthracen, Perylen oder N-Methylphenthiazin enthält.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Elektrolyt Tetrabutylammoniumperchlorat oder Lithiumbromid enthält.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Lösungsmittel Dimethylformamid oder 1,2-Dimethoxyäthan enthält.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Lösungsmittel Dioxan mit einem Wassergehalt bis zu etwa 100/" enthält.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den im Abstand voneinander angeordneten Elektrodenflächen wenigstens eine lichtdurchlässig ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Elektroden beliebiger Gestalt auf einer elektrisch isolierenden Trägerfläche als Hintergrund für die Darstellung sichtbarer Informationen enthält. B.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter der elektrolytischen Zelle durchscheinend oder durchsichtig ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gelförmige Füllung enthält.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytbehälter mit einem organischen Fluoreszenzfarbstoff oder mit einem Kristallphosphor überzogen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 988104.
DEA49739A 1964-07-13 1965-07-13 Elektrolytische Zelle zur Erzeugung von sichtbarer Lumineszenz Pending DE1243269B (de)

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US1243269XA 1964-07-13 1964-07-13

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