Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Prächtige Farben durch umweltfreundliche Kristalle

01.10.2015

Quantum Dots haben für einen Qualitätssprung bei der Farbwiedergabe in LC-Displays gesorgt. Diese cadmiumbasierten Nanokristalle entpuppten sich allerdings als umweltschädlich. Fraunhofer-Forscher arbeiten gemeinsam mit einem Industriepartner an einer vielversprechenden Alternative: Quantum Dots aus Indiumphosphid.

Die Landschaft ist atemberaubend. Für einen Moment vergisst man, dass der Adler, der am Himmel seine Kreise zieht, nicht direkt vor dem eigenen Fenster vorbeifliegt – so real erscheint das Bild im Fernseher. Die täuschend echten Eindrücke liegen nicht nur an der hohen Auflösung moderner Geräte.


Quantenpunkte ermöglichen es, jede beliebige Farbe in sehr hoher Brillanz erzustellen.

© Fraunhofer IAP

Auch Farben spielen eine Rolle; sie werden immer brillanter und satter. Dies bewirken winzige Kristalle, die nur wenige Atome dick sind: Quantum Dots (QD). Diese Nanoteilchen sorgen in der Hinterleuchtungseinheit eines LC-Displays mit QD-Technik nicht nur für ein Feuerwerk der Farben, sondern haben noch eine andere herausragende Eigenschaft:

»Ein großer Vorteil der Quantum Dots besteht darin, dass sich ihre optischen Eigenschaften gezielt modifizieren lassen, indem man ihre Größe variiert«, erklärt Dr. Armin Wedel vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam. »Man muss also für die einzelnen Farben Blau, Grün und Rot nicht mehr drei verschiedene Materialien herstellen, sondern kann mit einem einzigen Ausgangsmaterial arbeiten«. Das spart Zeit und Kosten.

Die Potsdamer Forscherinnen und Forscher entwickeln seit einigen Jahren solche Quantum Dots für Kunden aus unterschiedlichen Branchen. Für jede Anwendung stellen sie die Nanoteilchen durch chemische Synthese maßgeschneidert her. Dabei entstehen zunächst sehr kleine Teilchen, welche blaues Licht aussenden. Ab einer Größe von etwa zwei Nanometer ändert sich die Farbe zu grün.

Die mit sieben Nanometer größten Quantenpunkte emittieren im roten Spektralbereich. Aktuell entwickeln Wedel und sein Team für das niederländische Unternehmen NDF Special Light Products B.V. Quantum Dots für die Display-Hinterleuchtung. Sie sollen die Farbwiedergabe der Displays verbessern und die Farben naturgetreuer darstellen.

Dazu werden Kristalle für verschiedene Emissionsfarben hergestellt und in Kunststoffe eingebracht. Diese Kunststoffe werden anschließend zu Folien verarbeitet und als Konvertierungsfilm in das Display eingebaut.

Ersatz aus Indiumphosphid

Bei dieser Aufgabe stehen die Forscher vor einer neuen Herausforderung: Die EU-Kommission diskutiert derzeit über ein Verbot des umweltschädlichen Cadmiums in Konsumgütern bis 2017. Bislang galt es als ideales Ausgangsmaterial für die Herstellung der Kristalle: Cadmiumbasierte Quantum Dots erreichen eine schmalbandige Spektrumsschärfe von nur 20 bis 25 Nanometer.

Weltweit suchen Displayhersteller nun nach geeigneten Materialien mit ähnlichen Eigenschaften. Am IAP ist man hier auf einem vielversprechenden Weg: »Wir erproben in Kooperation mit NDF Special Light Products Quantum Dots auf Basis von Indiumphosphid«, so Wedel. Dabei erreichen die Potsdamer immerhin schon eine Spektralschärfe von 40 Nanometer. Das erscheint auf den ersten Blick nicht weit entfernt von der Qualität, die man mit cadmiumbasierten Quantum Dots erzielt, macht sich jedoch bei der Farbtreue noch bemerkbar. »Wir sehen das als ersten Meilenstein, arbeiten aber an einer weiteren Verbesserung«, so Wedel.

Die Mühe dürfte sich lohnen: Nicht nur bei Fernsehdisplayherstellern sind die kleinen Farbwunder begehrt. Auch für Sonderanwendungen, etwa Displays für die Medizintechnik oder die Luftfahrt, gibt es ein großes Marktpotenzial.

Des Weiteren könnten Quantum Dots auch den Wirkungsgrad von Solarzellen steigern oder in der Bioanalytik eingesetzt werden. Für solche Spezialanwendungen müssen die optischen Eigenschaften der Quantenpunkte genau an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. »Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung bei der Herstellung kundenspezifischer Quantum Dots sind wir dafür gut gerüstet«, resümiert Wedel.

Dr. rer. nat. Sandra Mehlhase | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2015/Oktober/praechtige-farben-durch-umweltfreundliche-kristalle.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Hitzefrei im Elektromobil: Neuartige Materialien steigern Komfort und Reichweite von E-Fahrzeugen
16.08.2018 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

nachricht Macht Sinn: Fraunhofer entwickelt Sensorsystem für KMU
15.08.2018 | Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schatzkammer Datenbank: Digitalisierte Schwingfestigkeitskennwerte sparen Entwicklungszeit

16.08.2018 | Informationstechnologie

Interaktive Software erleichtert Design komplexer Gussformen

16.08.2018 | Informationstechnologie

Fraunhofer HHI entwickelt Quantenkommunikation für jedermann im EU-Projekt UNIQORN

16.08.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics