Elektronische Bauteile aus dem Drucker:
Physiker-Team stellt erstmals Sensoren aus anorganischem Material her

Anwendungsspektrum reicht von Infrarotkameras über Umweltüberwachung bis hin zur medizinischen Diagnostik

Das Grundprinzip klingt denkbar einfach: Ein Drucker, der ähnlich funktioniert wie ein handelsüblicher Tintenstrahldrucker, bringt statt Farbe elektronische Bauteile aus Nano-Kristallen auf einen Untergrund auf. In der Halbleitertechnologie hat sich die Methode bereits bewährt, jetzt ist es einem Wissenschafter-Team rund um die Physiker Emil List (TU Graz) und Wolfgang Heiss (Johannes Kepler Universität Linz) gemeinsam gelungen, erstmals mit anorganischem Material Bauelemente zu drucken. Damit eröffnet sich ein breites Anwendungsfeld neuer elektronischer Bauteile, die einfach zu erzeugen sind. Die Forscher der TU Graz, des CD-Labors für „Advanced Functional Materials“ und der Johannes Kepler Universität Linz veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Arbeit in der November-Ausgabe von „Advanced Materials“, die als beste Zeitschrift im Bereich der Materialwissenschaften gilt.

Eine Infrarotkamera macht sichtbar, was dem menschlichen Auge verborgen bleibt. Noch mehr erkennen könnten die Geräte, die Strahlung im Mikrometer-Bereich nutzen, mit Hilfe neuer Nano-Bauteile, die österreichische Wissenschafter nun entwickelt haben: „Wir haben mit anorganischem Material ein Bauelement gedruckt, das gut funktioniert und mit drei Mikrometern - das entspricht einem Dreißigstel des Durchmessers eines Haares - Wellenlänge sehr weit in den Infrarot-Bereich reicht“, erklärt Emil List vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz. Infrarotkameras etwa könnten damit weiter in den Infrarotbereich vordringen und mehr Objekte erkennen. Aber auch für Gasanalysen etwa zur Umweltüberwachung oder die medizinische Diagnostik reichen mögliche Anwendungsfelder der neuen Bauelemente. „Wir entwickeln uns damit einen entscheidenden Schritt weiter in Richtung gedruckter Hybrid-Elektronik, können also mehr unterschiedliche Bauelemente herstellen als bisher, indem wir in Lösung verarbeitbare Materialien einsetzen“, so der Linzer Physiker Wolfgang Heiss.

Elektronik drucken als Erfolgsrezept

Winzige Elektronik-Bauteile aus dem Drucker bringen überzeugende Vorteile: „Mittlerweile ist es möglich, alle Einheiten einer elektronischen Schaltung im Stempeldruck-Verfahren herzustellen. Die Elemente sind durch das einfache Verfahren günstig zu produzieren“, erläutert Physiker List. Die neuen, anorganischen Bauelemente könnten damit etwa auch bei so genannten Wegwerf-Sensoren zum Einsatz kommen: „Medizinische Schnell-Diagnostik zu Hause zur Kontrolle bestimmter Körperwerte ist ein Hoffnungsfeld“, bestätigt List, der die neue Methode in der NanoTecCenter Weiz Forschungsgesellschaft mbH, einer gemeinsamen Einrichtung von TU Graz und Joanneum Research, weiter entwickeln will.