Oberflächentechnik Transparente Elektronik für biegsame Oberflächen

Forscher des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien haben eine selbstorganisierende Nano-Tinte entwickelt, die sich durch das Stempeldruckverfahren aufbringen lassen soll. Dadurch ließen sich druckbare Gitternetze mit Strukturbreiten von unter 1 µm herstellen, deren Leitfähigkeit auch bei Verformung hoch bleiben soll.

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INM Leibniz - Institut für Neue Materialien gGmbH

Ein Smartphone, dessen Display sich zusammenrollen lässt – was wie Zukunftsmusik klingt, ist gar nicht mehr so fern. Die Mobilfunkgerätehersteller arbeiten bereits auf Hochtouren an dieser Konstruktion. Forscher des INM – Institut für Neue Materialien könnten ihnen die Arbeit nun ein wenig erleichtert haben: Die Wissenschaftler haben eine neue selbstorganisierende Nano-Tinte mit einem Stempeldruckverfahren kombiniert. Damit sollen sich druckbare Materialien mit Strukturbreiten von unter 1 µm herstellen lassen, die transparent sind und deren Leitfähigkeit auch bei Verformung hoch bleibt.

Für den Druck der Gitter wird die Tinte, die Gold-Nanofäden enthält, flächig auf einen Untergrund aufgebracht. Darauf wird ein vorstrukturierter Stempel gepresst, der die Tinte in ein Muster zwängt. „Die Nanofäden folgen dann den Strukturen des Stempels, was gelingt, weil die Fäden sehr dünn und deshalb beweglich sind“, erklärt Tobias Kraus, Leiter des Programmbereichs Strukturbildung am INM. Beim Trocknen bildeten die einzelnen Fäden dann durch Selbstorganisation größere, definierte Bündel, die miteinander verwoben seien und das spätere Gitter bildeten, führt der Wissenschaftler weiter aus.

Beliebige Nano- und Mikrogitter erzeugbar

Danach werde der Stempel entfernt. Im letzten Schritt würden die Liganden, die die Nanofäden in der Tinte stabilisierten, mit Plasma zerstört. „Dadurch verdichten sich die Bündel zu leitfähigen Drähten – als Ergebnis erhalten wir ein transparentes, leitfähiges Gitter", fasst Kraus die Ergebnisse zusammen. Je nach Geometrie des Stempels ließen sich mit dieser einfachen Methode beliebige Nano- und Mikrogitter prägen.

Zusätzlich sei die Dicke der gewählten Gitterstruktur direkt über die Goldkonzentration steuerbar: „Es genügen sehr kleine Goldmengen, um ein leitfähiges Gitter zu erzeugen: Wir benötigen weit weniger Gold als bei Tinten mit kugelförmigen Goldpartikeln“, meint Kraus. So könne man die Vorteile von Gold auch für transparent-flexible Elektronik nutzen.

„Mit unseren Ergebnissen konnten wir zeigen, dass die Kombination Selbstorganisation von Gold mit Stempeldruck neue Verfahren für transparente, leitfähige Materialien eröffnet. Dieses Grundprinzip wollen wir mit weiteren Untersuchungen auch auf andere Metalle übertragen“, sagt Kraus.

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