Hauchdünn, flexibel und farbig. Von der organischen Leuchtdiode bis zum schimmernden Halbleiterfaden existieren viele Ansätze für neue, biegsame Displays. Kanadischen Wissenschaftlern gelang es nun, eine elektronische Tinte zu entwickeln, die auf Knopfdruck ihre Farbe wechselt. Bisher konnten einzelne, farbige Bildpunkte nur zwischen leuchtend und nicht leuchtend geschaltet werden. Die Grundlagen für die neuen Farbdisplays, die für elektronisches Papier oder empfindliche Sensoren eingesetzt werden könnten, präsentieren die Forscher im Fachblatt Advanced Materials.
Alle Farben des Regenbogens können dabei durch die geschickte Lagerung von winzigen Siliziumoxid-Kügelchen gebildet werden. Dazu nutzen die Forscher von der University of Toronto das gleiche Prinzip wie bei einem Schmetterling: Über marginale Veränderungen der Brechung eines einfallenden Lichtstrahls können alle Farben des sichtbaren Lichtspektrums ohne jeden Farbstoff erzeugt werden.
Die regelmäßig gestapelten Kügelchen mit einem Durchmesser von rund 300 Millionstel Millimeter bilden die Basis der “P-Ink”, der photonischen Tinte. Ian Manners und Kollegen ordneten die Kugeln in eine Matrix aus einem leitfähigen Polymer-Gel. Je nach Abstand der Kugeln zueinander wird einfallendes Licht anders gebrochen und dem menschlichen Auge erscheint eine andere Farbe.
Über eine angelegte Spannung kann das Polymer mehr oder weniger positiv aufgeladen werden. Diese Aufladung bestimmt, wie viel Lösungsmittel das Gel aufnehmen kann. Je nach Menge schwillt das Gel nun mehr oder weniger stark an und die Abstände zwischen den Siliziumoxid-Kügelchen verändern sich. Das Ergebnis ist ein sich verändernder Farbton.
Nach vielen Versuchen gelang es den Wissenschaftlern, dass Wechselspiel zwischen Spannungsaufladung und Anschwellen des Gels gezielt in den Griff zu bekommen. Über den Stromfluss können sie nun das gesamte sichtbare Lichtspektrum über die variablen Abstände der Kügelchen erzeugen. Allerdings vollzieht sich das Anschwellen und Trocknen des Gels in etwa einer halben Sekunde. Diese Geschwindigkeit reicht für eine elektronische Zeitung oder ein variables Werbeplakat aus, jedoch nicht für schnelle Bewegungen. So scheint für flexible Computerdisplays heute die schnell schaltende, organische Leuchtdiode (OLED) der beste Ansatz für die Zukunft der Monitore zu sein.
Jan Oliver Löfken
