Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

An die Grenzen gegangen: Neues aus der Plastikelektronik

13.01.2011
Elektronik auf der Basis von Kunststoffen kommt im Alltag immer häufiger zum Einsatz. Die grundlegenden Prozesse dahinter sind bisher jedoch nur teilweise verstanden. Physikern der Uni Würzburg ist jetzt ein wichtiger Schritt zum Verständnis der komplexen Eigenschaften dieser Bauelemente gelungen.

Wer ein Smartphone besitzt, kommt möglicherweise tagtäglich mit ihnen in Berührung: Oleds - organische Leuchtdioden oder, auf Englisch, organic light emitting diodes. Ihr Funktionsprinzip: Zwischen zwei Strom führenden Kontakten, der Kathode und der Anode, befinden sich in der Regel mehrere Zwischenschichten aus organischen Materialien, die in der Lage sind, Licht auszusenden.

Wo kunststoffbasierte Elektronik zum Einsatz kommt

Oleds kommen zum Einsatz bei Displays in Smartphones, bei Flachbildschirmen oder in neuartigen Leuchtmitteln. Die kunststoffbasierte Elektronik kann aber auch den umgekehrten Weg gehen und in der Photovoltaik Licht zu Strom umwandeln; ebenso ist ihr Einsatz in integrierten Schaltkreisen möglich, beispielsweise in RFID-Chips.

„Elektronik auf der Basis von dünnen Kunststofffilmen ist kostengünstig, effizient und lässt sich vergleichsweise leicht in einfachen Druckverfahren herstellen“, beschreibt Marc Häming die Vorteile der bisweilen so genannten „Plastikelektronik“. Häming ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Lehrstuhls für Experimentelle Physik 7 der Universität Würzburg und des Gemeinschaftslabors mit dem Karlsruher Institut für Technologie KIT. Zusammen mit Lehrstuhlinhaber Professor Friedrich Reinert und dem Privatdozenten Dr. Achim Schöll hat er die physikalischen Vorgänge in solchen Bauteilen genauer unter die Lupe genommen.

Was das Team dabei entdeckt hat, wurde vor Kurzem in der Fachzeitschrift Physical Review B der American Physical Society publiziert. Darüber hinaus haben die Herausgeber den Artikel ihren Lesern als „editor`s suggestion“ zur Lektüre empfohlen – eine Auszeichnung, die etwa nur jeder zwanzigsten Veröffentlichung zuteil kommt.

Wichtige Effekte an den Grenzflächen

„Für die Eigenschaften dieser elektronischen Bauelemente spielen die Grenzflächen zwischen den unterschiedlichen Schichten eine große Rolle“, erklärt Marc Häming. Sie haben zum Beispiel direkten Einfluss auf den Ladungstransport zwischen den Schichten, die Lichtausbeute von Oleds oder die Erzeugung von elektrischer Ladung in Solarzellen. Unter anderem mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie haben Wissenschaftler die elektronische Struktur solcher Grenzflächen untersucht. Für die Effekte, die sie dabei messen konnten, gab es bislang drei konkurrierende Erklärungsmodelle. „Wir haben uns deshalb ein Schichtsystem überlegt, das es ermöglicht, verschiedene Proben direkt miteinander zu vergleichen“, sagt Häming. Auf diese Weise sei es der Gruppe gelungen, einen dominierenden physikalischen Effekt zu identifizieren und ihn mittels eines vergleichsweise einfachen Modells zu beschreiben.

Der Trick dabei: „Wir haben eine sehr dünne, nur ein Molekül starke Schicht eines bestimmten Farbstoffs an der Grenzfläche zwischen Metallkontakt und Kunststoffschicht eingefügt“, erklärt Häming. Dies führte zu großen Veränderungen der Grenzflächeneigenschaften.

Ein Modellsystem für Forschung und Entwicklung

Was die Arbeit darüber hinaus so interessant macht, ist die Tatsache, dass die Würzburger Physiker damit ein Modellsystem entwickelt haben, an dem „zentrale Aspekte der Wechselwirkung an den Grenzflächen im Detail untersucht werden können“, wie Häming sagt. Durch eine geeignete Wahl der Materialien lassen sich nämlich die Eigenschaften der Grenzfläche systematisch steuern. Wie im Detail, das wollen die Wissenschaftler in den nun folgenden Untersuchungen klären.

Für die Entwicklung neuer Handy-Displays oder Solarzellen hat die Würzburger Arbeit zunächst keine direkten Auswirkungen. „Wir betreiben Grundlagenforschung. Uns geht es darum, die physikalischen Zusammenhänge zu verstehen und zu beschreiben“, sagt Marc Häming. Die gewonnenen Erkenntnisse geben potenziellen Anwendern aber neue Hinweise für die gezielte Entwicklung bestimmter Materialeigenschaften..

“Electronic structure of ultrathin heteromolecular organic-metal interfaces: SnPc/PTCDA/Ag(111) and SnPc/Ag(111)“, M. Häming, M. Greif, C. Sauer, A. Schöll and F. Reinert, Physical Review B 82, 235432 2010; DOI: 10.1103/PhysRevB.82.235432

Kontakt: Marc Häming, T: (0931) 31 85741,
E-Mail: marc.haeming@physik.uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | Uni Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten