Elektronische Haut mit Leuchtkraft

US-Wissenschaftler arbeiten an einem berührungsempfindlichen Kunststoffmaterial, das auch als flexibler Bildschirm dienen kann.

Ein Forscherteam an der University of California, Berkeley, hat flexible Elektronik entwickelt, die je nach Berührungsintensität unterschiedlich helles Licht abgibt. Der Bogen aus Kunststoff könnte neue Computerschnittstellen ermöglichen, in der Robotik oder dem Armaturenbrett von Autos verbaut werden. Auch die Nutzung als interaktiver Wandschmuck oder mobiler Bildschirm wäre denkbar.

Die neue "elektronische Haut" basiert auf früheren Arbeiten des Elektroingenieurs und Computerwissenschaftlers Ali Javey. Seine Gruppe entwickelte Prozesse, die auf Methoden aus der traditionellen Siliziumherstellung aufbauen, um verschiedene organische und anorganische Komponenten zuverlässig auf Kunststoffsubstraten aufzubringen.

Solche Systeme sind wesentlich flexibler als rigide Standardelektronik auf Basis von Siliziumwafern. Biegsame Komponenten könnten zahlreiche neue Anwendungsfelder eröffnen, von medizinischen Sensoren, die Organe umschließen, bis hin zu roll- oder faltbaren Bildschirmen. Das Problem besteht momentan noch darin, dass die so aufbaubaren Schaltkreise nicht besonders leistungsfähig sind.

Javeys Gruppe hatte bereits zuvor ein Netzwerk aus hochauflösenden Drucksensoren, die aus Nanodrähten bestanden, entwickelt, die eine relativ große Kunststofffläche abdecken. Berührungen ließen sich so sehr genau digital auslesen. Ziel der neuen Arbeit sei es nun gewesen, einen Drucksensor in Form eines Arrays zu entwickeln, mit dem Menschen direkt interagieren können, sagt der Forscher.

Javey und seine Kollegen entschieden sich deshalb, ihre "elektronische Haut" optisch reagieren zu lassen. Dazu kombinierten sie ein leitfähiges, druckempfindliches Material, das gummiartig ist, mit organischen Leuchtdioden (OLEDs) und Dünnfilmtransistoren, die aus mit Halbleitern angereicherten Kohlenstoffnanoröhrchen bestehen. Daraus ergibt sich ein Array aus berührungsempfindlichen, lichtabgebenden Bildpunkten. Während ein solches System auf Siliziumbasis eher leicht herzustellen wäre, sieht das bei Polymeren ganz anders aus. "Deshalb ist das eines der komplexesten Systeme seiner Art, die jemals gezeigt wurden", sagt Javey stolz.

Die zahlreichen verschiedenen Materialien und Komponenten, die die Forscher kombiniert hätten, sei beeindruckend, meint John Rogers, Professor für Materialwissenschaften an der University of Illinois in Urbana-Champaign, der die Studie kennt. Rogers, dessen Gruppe selbst an flexiblen elektronischen Sensoren arbeitet, meint, das Ergebnis illustriere, dass die Nanoforschung mittlerweile zu praktischen Systemen mit einzigartigen Funktionen führe.

Javey zufolge könnten Produktionssysteme und Verfahren zur Herstellung konventioneller LCD-Bildschirme auch für die Herstellung seiner "elektronischen Haut" verwendet werden. Seine Gruppe verfolgt außerdem Pläne, digitale Komponenten direkt auf Kunststoff zu drücken. Diese Verfahren befinden sich allerdings noch in einem frühen Stadium, könnten aber eine effiziente Produktion sehr großer interaktiver Flächen ermöglichen. ()