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Physik : Unsere Schaltkreise sollen weicher werden

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Die alte Glühbirne ist schon verschwunden. Die Zukunft gehört Leuchtdioden (LED) oder der OLED-Technologie, bei der organische Materialien zum Leuchten gebracht werden. Bild: dpa

Vor zehn Jahren versprach organische Elektronik die nächste Revolution der Elektrifizierung unseres Lebens. Was ist aus diesem Versprechen geworden?

          Einem südkoreanischen Elektronikkonzern kamen jüngst zwei Fernseher abhanden. Die Prototypen waren auf dem Weg zur internationalen Funkausstellung in Berlin, trafen dort aber nie ein. Ob normale Langfinger am Werk waren oder Industriespione, ist ungeklärt. Beides käme in Frage, handelte es sich doch um große, besonders brillante Bildschirme aus organischen Leuchtdioden (“organic light emitting diodes“, kurz Oled). Die Technologie ist brandneu und im Großformat extrem teuer.

          Oleds sind die derzeit erfolgreichsten Produkte eines Forschungs- und Technologiefeldes, das vor zehn Jahren einmal eine ganz große Zukunft vor sich zu haben schien und darüber zum Opfer eines der schwersten Forschungsskandale überhaupt wurde (siehe Kast „Gefälschter Fortschritt“). Heute ist es um die organische Elektronik ein wenig stiller geworden.

          Dabei sind die Hoffnungen von damals nach wie vor wach - und das keineswegs deswegen, weil das Wort „organisch“ eine Art Öko-Elektronik verheißen würde. Der Begriff kommt aus der Chemie der Kohlenstoffverbindungen. Unter diesen organischen Materialien, zu denen auch Kunststoffe gehören, gibt es welche mit den Eigenschaften von Halbleitern. Damit lassen sie sich genauso für elektronische Schaltungen nutzen wie die heute verbreiteten anorganischen Halbleiter, vor allem das Silicium.

          Dass manche organische Moleküle elektrischen Strom leiten können, wissen Chemiker seit langem. Einige können elektrische Energie in Licht verwandeln, das geschieht in einer Oled. Oder sie machen umgekehrt aus Licht Strom in einer organischen Solarzelle. Das alles können Siliciumhalbleiter auch, wozu also noch organische?

          Ein Testwürfel mit organisch licht-emittierenden Dioden (OLED).

          “Es geht um die Vision, damit völlig neu zu gestalten“, erklärt Mark Verrall vom Chilworth Technical Centre in Südengland, einem Forschungslabor des Chemiekonzerns Merck. Die organische Elektronik soll dabei Dinge ermöglichen, die mit den spröden anorganischen Halbleitermaterialen schlicht nicht machbar sind: extrem flache Bildschirme auf flexiblen Folien etwa oder auf komplexen Formteilen. Andere Einsatzmöglichkeiten wären aufrollbares elektronisches Papier, transparente Solarzellen, intelligente Warenetiketten oder Spielkarten. Vor allem aber bietet die organische Elektronik den Vorteil, dass sie auf große Flächen aufdruckbar ist. Entsprechende Verfahren werden derzeit von einigen Firmen und Forschergruppen erprobt.

          Die elektronischen Strukturen müssen dazu mit einer Art Druckertinte auf ein Substrat aufgebracht werden. Im Idealfall funktioniert das dann bei Zimmertemperatur, was enorm Energie spart, weil die hohen Prozesstemperaturen der Siliciumtechnologie vermieden würden. Zudem kommt die Herstellung organischer Elektronik ohne giftige und ätzende Reagenzien aus. Auch gefährliche Schwermetalle sind bei organischer Elektronik kein Thema: Sie wäre tatsächlich vergleichsweise „grün“.

          So weit die Vision. Wie weit ist man bei der Verwirklichung? Bei Merck in Chilworth bekommt man einen gewissen Überblick über den Entwicklungsstand des Gebiets. Schließlich arbeitet das Darmstädter Unternehmen an chemischen Rezepturen für fast alle Gebiete organischer Elektronik. Im Zentrum steht dabei die Bildschirmtechnologie, denn Merck liefert auch Flüssigkristalle (Liquid Crystals, LC) für die meisten der heute etablierten LC-Displays. Seit vielen Jahren feilen die Wissenschaftler aber auch an der Chemie organischer Leuchtdioden.

          Eine Schwäche ist die Sauerstoff-Empfindlichkeit

          Oleds wirken so brilliant, weil sie von selbst leuchten, während Flüssigkristalle mit einer Hintergrundbeleuchtung oder mit einfallendem Licht arbeiten müssen. Ob Oleds die etablierten Flüssigkristalle eines Tages vom Markt verdrängen können, ist nach Einschätzung der Forscher in Chilworth völlig offen. Auch wenn Smartphones mit Oled-Displays bereits auf dem Markt sind, stehen einer Verbreitung in andere Segmente noch etliche Hürden entgegen. Die größte ist die Herstellung großer Bildschirmflächen in Massenproduktion, erklärt Udo Heider, Chef der Oled-Abteilung bei Merck.

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