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Wissenschaft: LEDs können mit Kugelschreibertinte geschrieben werden

Ein Team aus den USA hat 2021 LEDs mit dem Tintenstrahldrucker hergestellt. Jetzt können sie mit der Hand geschrieben oder gezeichnet werden.



Leuchtende Buchstaben auf einer Grußkarte, ein Sensor, eine leuchtende Verzierung auf einem Kleidungsstück – viele Anwendungen sind denkbar für die Leuchtdioden (LEDs), die ein Team aus den USA entwickelt hat. Die Dioden lassen sich einfach per Hand erzeugen.

Das Team um Chuan Wang und Junyi Zhao hat Kugelschreibertinten entwickelt, mit der LEDs geschrieben oder gezeichnet werden können. Die Tinten enthalten leitfähige Polymere, Metallnanodrähte sowie Perowskite, mit denen verschiedenfarbige, flexible LEDs hergestellt werden können.

LEDs bestehen mehreren Schichten – einer Anode, einer emittierenden Schicht und einer Kathode. Die drei Tinten erfüllen diesen Funktionen. Sie werden nacheinander schichtweise aufgetragen und bilden so die LED. Wichtig ist dabei, dass sie sich nicht vermischen. Wird eine Stromquelle angeschlossen, leuchtet die Schrift.

Leuchtdioden aus dem Tintenstrahldrucker

Die Arbeit, die das Team in der Fachzeitschrift Nature Photonics beschreibt, basiert auf einer früheren Entwicklung des Teams der Washington University in St. Louis im US-Bundesstaat Missouri. Es hatte vor zwei Jahren vergleichbare Tinten für Tintenstrahldrucker präsentiert.

Der Schritt vom Drucker zu einem Schreibgerät sei naheliegend gewesen, sagte Wang. Die Tinten seien schon vorhanden gewesen. Da sei es ein logischer Schritt gewesen, sie für herkömmliche Kugelschreiber zu modifizieren. Damit könnte selbstgemachte LEDs für alle zu einem geringen Preis verfügbar werden.

"Die Übertragung vom Drucker auf den Kugelschreiber sieht vielleicht einfach aus, ist aber in Wirklichkeit etwas komplizierter als nur Tinte einzufüllen", sagte Zhao. Die Tinte sollte so beschaffen sein, dass sie auf fast jedem Untergrund hält und dass sie elastisch genug ist, um Verformungen zu überstehen, ohne ihre Funktion zu verlieren. So sollen auf einen Handschuh gezeichnete LEDs wiederholtes Greifen und Loslassen verkraften oder auf einen Luftballon gezeichnete häufiges Aufblasen und Entleeren überstehen.

Die Anwendungen für die geschriebenen oder gezeichneten LEDs seien nur durch die Vorstellungskraft der Nutzer begrenzt. "Preiswerte, anpassbare LEDs eröffnen Möglichkeiten für den Unterricht, lebendigere Textilien wie leuchtende Kleidung oder Grußkarten und intelligente Verpackungen", sagte Wang. "Ein Bereich, der uns wirklich begeistert, sind medizinische Anwendungen. Handgeschriebene Lichtemitter und -detektoren ermöglichen eine größere patientenspezifische Flexibilität bei der Entwicklung am Körper getragener biomedizinischer Sensoren und Verbände, auf die Fotodetektoren und Infrarot-LEDs zur Messung der Pulsoximetrie oder zur Beschleunigung der Wundheilung gezeichnet werden könnten."

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