Organische Elektronik

8. April 2017, 21:58

Zugrunde liegen der organischen Elektronik organische Materialien, die nicht nur Halbleiter-Eigenschaften haben, leicht und flexibel sind, sondern auch sehr klein und die so eine Produktion im Nano-Maßstab erlauben.

Während die äußere Form von PCs oder anderen elektronischen Geräten heute noch stark durch die Form ihres Innenlebens bestimmt wird, könnte organische Elektronik künftig eine Anpassung an jedes gewünschte Design ermöglichen.

Messen, verarbeiten und reagieren

Auf diesem Gebiet wird unter anderem am Institut für Nanostrukturierte Materialien und Photonik der Joanneum Research in Weiz in der Steiermark geforscht. Integrierte organische Elektronik und Sensorik lautet das Schlüsselwort für Systeme, die alles in einem erledigen: Messen, Detektieren, die gewonnene Information verarbeiten und darauf reagieren.

Organische Materialien können unter anderem Licht einer bestimmten Wellenlänge - zum Beispiel Blau - aufnehmen und Licht einer anderen Wellenlänge - zum Beispiel grün - wieder abgeben. Diese Eigenschaften machen sich die Forscher für die integrierte organische Optoelektronik und Sensorik zunutze.

Zum Beispiel, wenn es darum geht, einen Sensor zu entwickeln, der die Sauerstoffkonzentration misst: wenn der Sensor in Kontakt mit Sauerstoff kommt, dann ändert er, je nachdem, wie viel Sauerstoff er bindet, die Wellenlänge des wieder abgegeben Lichts, das dann farblich etwa von grün zu gelb wechselt. Diese Änderung kann gemessen und daraus auf die Sauerstoffkonzentration rückgeschlossen werden.

Anwendungsbereich Lebensmittel

Produkte aus dieser Forschung wie die Sauerstoff-Sensoren könnten eines Tages selbstverständlicher Bestandteil von beispielsweise Lebensmittelverpackungen sein. Auf einen Blick wäre erkenntlich, ob Fleisch während Transport und Lagerung mit Sauerstoff in Kontakt gekommen ist und damit die Gefahr besteht, dass es frühzeitig verdirbt.

Ein solcher Sauerstoff-Sensor könnte aber auch für den Menschen direkt interessant sein - dann nämlich, wenn er zur Messung des Sauerstoffgehaltes im Blut verwendet wird. Auch an einer solchen Variante wird gearbeitet. Der Sensor könnte in Kleidung oder Gebrauchsgegenstände wie Uhr oder Mobiltelefon integriert sein.

Auf und unter der Haut

Denkt man die Entwicklung solcher Sensoren weiter, landet man bald bei der Idee, dass die sicherste Art und Weise, Sensoren ständig bei sich zu haben, wohl die wäre, sie am Körper selbst anzubringen. Die Frage nach winzigkleinen implantierten Chips taucht in den Diskussionen um derartige Mess-Systeme immer wieder auf - noch ist sie zwar nicht zentraler Forschungsbestandteil, prinzipiell ist die Körperverträglichkeit der Sensoren aber auch jetzt schon ein Thema.

Vorerst gilt es, funktionstüchtige und vielseitig anwendbare Sensoren auf Basis organischer Materialien zu entwickeln. Ein weiteres wichtiges Element dabei sind lichtempfindliche Moleküle, die das Licht, das zum Beispiel die Sauerstoff-Detektor-Moleküle aussenden, aufnehmen und in Strom umwandeln. Dieser Strom wird gemessen und so lässt sich auf die Sauerstoff-Konzentration rückschließen.

Im Weizer Institut wird an winzig kleinen Fotozellen gearbeitet, die auf allen Unterlagen funktionieren, wie Textilien, Haut und, beispielsweise, Zeitungspapier. Vor kurzem ist es gelungen, funktionstüchtige Fotozellen auf die vergleichsweise sehr raue Oberfläche von Zeitungspapier aufzubringen.