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Display Week 2018: Quantenpunkte zur Wundheilung, Bestrahlung und als Sensor

Quantenpunkte sind bekannt als farbverstärkende Partikel in LCDs. Dass die Nanopartikel noch viel mehr können, etwa die Wundheilung beschleunigen oder Fotos aufnehmen, erläutern Forscher auf der SID-Konferenz.

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Display Week 2018: Quantenpunkte zur Wundheilung und als Sensor

Bislang werden Quantenpunkte vor allem für farbstarke Displays genutzt: Blaues Licht wird im Backlight von LCDs über Nanopartikel in rotes und grünes Licht gewandelt, so wird weißes Licht für die LCD-Hinterleuchtung erzeugt. Auf dem Treffen der Society for Information Displays (SID) in Los Angeles berichteten Display-Spezialisten von weiteren Einsatzgebieten für riesige Märkte.

Zellkulturen vor (links) und nach der Bestrahlung mit Laserlicht (Mitte) und Licht aus Quantenpunkte-LEDs (rechts); grün = lebende Zellen, rot = tote Zellen

(Bild: University of Central Florida)

So sollen die Nanopartikel künftig auch für Medizinanwendungen genutzt werden: Als lichtstarke Leuchtpunkte auf flexiblen Substraten aka Pflastern könnten sie die Wundheilung beschleunigen und sich auch für ästhetische Behandlungen etwa von Hauterkrankungen nutzen lassen. Und sogar als Bestrahlungsquelle für die Krebstherapie sollen Nanopartikel künftig eingesetzt werden, berichtete Yalje Dong vom Nanoscience Technology Center der Universität Orlando.

Das potenzielle Marktvolumen für Nicht-Display-Anwendungen sei dabei deutlich größer als für den Einsatz der Quantenpunkte im LCD. So schätzte Dong den jährlichen Umsatz für Wundheilung auf 20 Milliarden und den für ästhetische Behandlungen auf 10 Milliarden US-Dollar, den für Krebstherapie sogar auf 200 Milliarden Dollar. Für aktuelle photomedizinische Anwendungen mit Laser und LED nennt Dong ein Marktvolumen von im Vergleich dazu geringen 300 Millionen Dollar; das Potenzial für photomedizinische Anwendungen von QLEDs liegt seiner Ansicht nach deutlich höher.

Quantenpunkte sollen auch als Sensoren für Kameras genutzt werden, meist für Infrarot-Kameras. Dabei kommen andere Materialien zum Zuge als für Backlights im Display, und auch das Prinzip weicht vom aktuellen Display-Einsatz ab: Die Nanopartikel sollen das einfallende Licht absorbieren und es in elektrischen Strom in Form von Elektronen-Loch-Paaren umwandeln. Licht dürfen sie dabei – anders als im Display – nicht emittieren.

Aufbau einer Fotozelle mit Quantenpunkten.

(Bild: Invisage)

Ein Unternehmen, das sich auf Quantenpunkte-Sensoren spezialisiert hat, ist die Firma Invisage aus dem kalifornischen Newark. Ende 2017 wurde Invisage von Apple übernommen. Die Firma wirbt damit, dass ihre Sensoren auch unter schlechten Lichtbedingungen einen großen Dynamikbereich erfassen – wovon Smartphone-Kameras mit ihren lichtschwachen Objektiven enorm profitieren könnten.

Über einem dünnen Film aus Nanopartikeln liegen bei Invisage Farbfilter, die das Licht zunächst passieren muss. Ende 2015 hatte Invisage einen Kamerasensor aus Quantenpunkten vorgestellt; die letzte offiziellen Mitteilung auf der Webseite der Firma datiert allerdings auf Ende 2016.

Der Sensor aus Quantenpunkten soll einen größere Dynamikumfang erreichen als herkömmliche CMOS-Sensoren: Die hellen Bereiche im Fenser und in der Tür der beiden rechten Bildern haben mehr Zeichnung als in den Bildern links.

(Bild: Invisage)

Interessant sind Quantenpunkte-Kameras vor allem für den nicht sichtbaren Infrarot-Bereich. Autonome Fahrzeuge könnten zur Erkennung von Objekten in der Umgebung nutzen und in Medizinanwendungen für Wärme-Bilder. Der kommerzielle Erfolg solcher Quantenpunkte-Kamerasysteme aus Quantenpunkten steht noch aus. (uk)

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