Graphen-Elektronik aus dem Drucker rückt näher

Forschern an der Northwestern University ist es gelungen, eine Graphen-Tinte zu fertigen, die sehr gut leitet und gleichzeitig für den Druck gut biegsamer Strukturen geeignet ist. Das könnte kostengünstige gedruckte Elektronik aus dem Kohlenstoff-Material ermöglichen.

„Wenn sich diese Technologie durchsetzt, ist das ein Meilenstein“, bestätigt Andreas Hirsch, am EU-Flaggschiff-Projekt Graphen http://graphene-flagship.eu beteiligter Chemieprofessor an der Universität Erlangen http://uni-erlangen.de , im Gespräch mit pressetext. Denkbar wären beispielsweise faltbare elektronische Zeitungen.

Praxistauglich dank Tinte

Das atomdünne Kohlenstoff-Material Graphen gilt als großer Hoffnungsträger für die Elektronik der Zukunft, da es gut leitet, chemisch stabil und sehr flexibel ist. „Indem wir eine Inkjet-taugliche Tinte auf Graphen-Basis einstellen, haben wir einen günstigen und skalierbaren Zugang, diese Eigenschaften in realweltlichen Technologien auszunutzen“, sagt Mark Hersam, Materialforscher an der Northwestern. Graphen-Elektronik drucken zu können, wäre in der Praxis von großem Vorteil, wie Hirsch bestätigt.

„Das Anwendungspotenzial von Graphen ist derzeit vor allem als transparente Elektrode zu sehen“, erklärt der Chemiker. Ein Beispiel wäre der Einsatz in transparenten Displays, denn Graphen bietet gute Leitfähigkeit trotz geringer Lichtabsorption. Für solche großflächigere Anwendungen wäre ein Druckverfahren zur Herstellung ideal. „Man kann Graphen auch auf einem Kupfer-Substrat ziehen, aber der Transfer wäre schwierig“, erläutert Hirsch. Es scheint fraglich, ob das kommerziell gangbar wäre. Deshalb arbeiten Forscher in aller Welt, darunter auch sein Team in Erlangen, an drucktauglichen Graphen-Lösungen.

Leitfähigkeits-Durchbruch

Hirsch zufolge sieht die Arbeit der Nortwestern-Forscher vielversprechend aus. Das Team um Hersam hat eine neue Methode entwickelt, um winzige Graphenflocken mithilfe von Ethanol und Ethylzellulose bei Raumtemperatur aus Graphit in eine stabile Tinte zu lösen. Das Verfahren hat den Forschern zufolge den Vorteil, dass das Graphen im Vergleich zu anderen Ansätzen sehr rein und dadurch sehr leitfähig bleibt. Mit der neuen Tinte in 14 Nanometer dicken Schichten gefertigte Strukturen leiten demnach 250 Mal besser als die Resultate früherer Versuche mit gedrucktem Graphen.

Die Leitfähigkeit der Tinte bleibt den Forschern zufolge auch dann praktisch vollständig erhalten, wenn die gedruckten Strukturen stark gebogen werden. Daher ortet das Northwestern-Team großes Zukunftspotenzial im Bereich biegsamer Elektronik, was Hirsch bestätigt. Denn wo Flexibilität eine große Rolle spielt, sei klassisches Silizium nicht gut geeignet. „Denken Sie an eine elektronische Zeitung“, meint der Erlanger Chemiker. Gedrucktes Graphen könnte helfen, die für solche Anwendungen nötigen faltbaren Displays wirklich einfach zu realisieren.