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Selbstorganisierende Nano-Tinten bilden durch Stempeldruck leitfähige und transparente Gitter

04.07.2016

Transparente Elektronik findet sich heute zum Beispiel in Dünnschicht-Displays, Solarzellen und Touchscreens. Zunehmend ist Elektronik auch auf biegsamen Oberflächen von Interesse. Das erfordert druckbare Materialien, die transparent sind und deren Leitfähigkeit auch bei Verformung hoch bleibt. Dafür haben Forscher des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien eine neue selbstorganisierende Nano-Tinte mit einem Stempeldruckverfahren kombiniert. Damit stellten sie Gitterstrukturen her, deren Strukturbreiten unter einem Mikrometer liegen.

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. Dies gelingt, weil die Fäden sehr dünn und deshalb beweglich sind.


Leitfähige und transparente Gitterstrukturen durch Stempeldruck mit selbstorganisierenden Nano-Tinten.

Copyright: INM

Beim Trocknen bilden die einzelnen Fäden dann durch Selbstorganisation größere, definierte Bündel, die miteinander verwoben sind und das spätere Gitter bilden“, erklärt Tobias Kraus vom INM. 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. Je nach Geometrie des Stempels lassen sich mit dieser einfachen Methode beliebige Nano- und Mikrogitter prägen“, fasst der Leiter des Programmbereichs Strukturbildung die Ergebnisse zusammen.

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 Gold-Partikeln“, 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.

Weitere Informationen in der Originalpublikation:
Maurer, Johannes H. M., González-García, Lola, Reiser, Beate, Kanelidis, Ioannis, Kraus, Tobias, Templated self-assembly of ultrathin gold nanowires by nanoimprinting for transparent flexible electronics, Nano Letters, http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b04319

Ihr Experte:
Dr. Tobias Kraus
INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien
Leiter Strukturbildung
Stellv. Leiter InnovationsZentrum INM
Tel: 0681-9300-389
tobias.kraus@leibniz-inm.de

Das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien erforscht und entwickelt Materialien – für heute, morgen und übermorgen. Chemiker, Physiker, Biologen, Material- und Ingenieurwissenschaftler prägen die Arbeit am INM. Vom Molekül bis zur Pilotfertigung richten die Forscher ihren Blick auf drei wesentliche Fragen: Welche Materialeigenschaften sind neu, wie untersucht man sie und wie kann man sie zukünftig für industrielle und lebensnahe Anwendungen nutzen? Dabei bestimmen vier Leitthemen die aktuellen Entwicklungen am INM: Neue Materialien für Energieanwendungen, Neue Konzepte für medizinische Oberflächen, Neue Oberflächenmaterialien für tribologische Systeme sowie Nano-Sicherheit und Nano-Bio. Die Forschung am INM gliedert sich in die drei Felder Nanokomposit-Technologie, Grenzflächenmaterialien und Biogrenzflächen.

Das INM mit Sitz in Saarbrücken ist ein internationales Zentrum für Materialforschung. Es kooperiert wissenschaftlich mit nationalen und internationalen Instituten und entwickelt für Unternehmen in aller Welt. Das INM ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und beschäftigt rund 220 Mitarbeiter.

Dr. Carola Jung | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.inm-gmbh.de

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