Nanotechnologie
Mit dem Fahrstuhl in die Nanowelt

Hier findet sich auch das Exponat „Vom Molekül zum Bauteil – druckbare Elektronik“, das gemeinsam vom Exzellenzcluster Engineering of Advanced Materials (EAM) und dem Graduiertenkolleg Disperse Systeme für Elektronikanwendungen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelt wurde. Dieses Ausstellungsstück zeigt die Prozesskette von der Synthese der Nanopartikel über ihre Veredelung und Verarbeitung bis hin zu den Anwendungen als Leuchtdisplay, Solarzelle oder Sensor auf.

Ausgangsstoffe sind leitende oder halbleitende Nanopartikel, die durch chemische Syntheserouten hergestellt werden: etwa Silber (Ag), Indiumzinnoxid (ITO) oder Zinkoxid (ZnO). Der Aufbau der Partikel kann mit hochmodernen transmissionselektronenmikroskopischen Techniken sichtbar gemacht werden.

Durch Steuerung von Größe, Form und innerer Struktur der Teilchen und Beschichtung der Oberflächen erhalten die Partikel maßgeschneiderte Eigenschaften bezüglich Farbe, elektrischer Leitfähigkeit und Oberflächeneigenschaften. Die Besucher können mit einem Messfühler feststellen, dass durchsichtige ITO-Schichten, die aus Partikeln mit unterschiedlicher Wärmebehandlung zur Beeinflussung der elektronischen Struktur hergestellt wurden, unterschiedliche Leitfähigkeit und Widerstand aufweisen. Oder sie können durch Schütteln von kleinen Fläschchen mit Partikeln in Flüssigkeit das Verhalten von stabilen und instabilen Dispersionen vergleichen. Nur bei den stabilen Dispersionen bleiben die Partikel fein verteilt und setzen sich nicht nach kurzer Zeit am Boden ab. Sie sind Voraussetzung für optimale Druck- und Beschichtungsergebnisse, da bei ihnen ein Zusammenkleben einzelner Partikel verhindert wird. Dies geschieht durch Moleküle, die über chemische Bindungen auf die Teilchen als „Abstandshalter“ aufgebracht werden.

Die maßgeschneiderten Partikel werden dann in Lösungen eingearbeitet und so als flüssige Tinten mit Standardverfahren kostengünstig in Großserien auf transparente Folien aufgedruckt. Das Resultat sind dünne, durchsichtige und flexible Strukturen mit elektronischen Eigenschaften, wie sie ohne Nanotechnologie nicht möglich wären.

Als Endprodukte sind ein Leuchtdisplay sowie Sensoren zu sehen, die auf flexible Polymerfolie aufgedruckt wurden. Auch eine flexible Solarzelle ist ausgestellt, die auf Taschen sowie Sonnenschirmen zur dezentralen Energiegewinnung genutzt werden kann, etwa um zukünftig Handy oder Laptop aufzuladen.

Dünn, leicht, flexibel und kostengünstig wird die gedruckte Elektronik in naher Zukunft zu einem Massenmarkt wachsen und alle Branchen der Wirtschaft beeinflussen.

Information zum Exzellenzcluster Engineering of Advanced Materials:
http://www.eam.uni-erlangen.de

Information über das Graduiertenkolleg:
http://www.druckbare-elektronik.techfak.uni-erlangen.de