Der Nachfolger der iWatch: die federleichte iSkin

Der prinzipielle Aufbau der 8 mal 8 Zentimeter großen Folie. Jeder Sensorpixel wird von einer 12x12-Matrix aus organischen Dünnschicht-Transistoren gebildet, die gerade einmal 100 Nanometer dicke sind. (Bild: Someya-Sekitani Group, The University of Tokyo)

Während Apple sich noch darauf vorbereitet, mit einer schlauen Armbanduhr die Vermessung des Selbst voranzutreiben, sind Forscher schon dabei, den ganzen Körper mit hauchzarten und federleichten Schaltkreisen zu überziehen

Sie sind beinahe unzerbrechlich und undurchdringlich. Sie sind leicht (drei Gramm pro Quadratmeter, Papier ist 27 mal so schwer). Sie lassen sich bis zu Kurvenradien von 5 Millimetern und weniger biegen, man kann sie um bis zu 230 Prozent dehnen und zerknüllen wie Papier. Sie funktionieren auch bei hohen Temperaturen oder in feuchter Umgebung noch anstandslos.

Die Schaltkreise, die ein österreichisch-japanisches Forscherteam jetzt im Wissenschaftsmagazin Nature vorstellt, haben zwar nicht die Leistungsfähigkeit aktueller Rechner- oder Smartphone-Prozessoren. Doch sie werden künftig so billig herzustellen sein, dass sie vielleicht wie ein unsichtbares Gewebe die ganze Welt bedecken und mit grundlegender Intelligenz ausstatten.

Bis es so weit ist, haben die Forscher einfachere Anwendungen auf dem Plan. So ließen sich die elektronischen Folien etwa als Sensorfolien im Gesundheitswesen einsetzen, wo sie die medizinischen Daten von Patienten überwachen. Sie könnten die Umgebung heizen, Temperaturen und Infrarot-Signale messen, als flexible Displays dienen oder auch als Solarzellen Lichtenergie in elektrischen Strom verwandeln. Zur Herstellung der in Nature vorgestellten Test-Folien setzten die Wissenschaftler nur bereits in der Halbleiterindustrie genutzte Verfahren ein.

Damit erzeugten sie auf einer etwa einen Mikrometer dicken Polyethylen-Naphtalat-Folie jeweils Felder aus 12 mal 12 Transistoren auf Basis von organischen Halbleitern und Dielektrika, deren Anode aus Aluminiumdioxid bestand. Den Forschern gelang es zudem, die Komplexität ihrer Konstruktion mit weiteren Sensor- und Aktuator-Feldern zu erhöhen.

Der prinzipielle Aufbau der 8 mal 8 Zentimeter großen Folie. Jeder Sensorpixel wird von einer 12x12-Matrix aus organischen Dünnschicht-Transistoren gebildet, die gerade einmal 100 Nanometer dicke sind. (Bild: Someya-Sekitani Group, The University of Tokyo)

Die so erzeugten Transistoren überleben auch das Falten ihrer Trägerfolie und sind etwa so leistungsfähig, als hätte man sie wie sonst üblich auf einem Siliziumdioxid-Substrat aufgebaut. Sie könnten die Grundlage sowohl für die Ansteuerung von OLED-Displays als auch für Touch-Sensoren bilden. Mit dieser Kombination stellen sich die Forscher Anwendungen etwa als elektronische Haut, in der Robotik oder in der Unterhaltungselektronik vor.

Die insgesamt 2 Mikrometer dicke Folie ist extrem flexibel und passt sich jedem Untergrund an. Sie ist auch auf der Haut dauerhaft haltbar, wo sie als unscheinbarer Gesundheits-Sensor dienen könnte (Bild: Someya-Sekitani Group, The University of Tokyo)

Dabei überstanden die Transistoren Temperaturen von bis zu 170 Grad Celsius sowie eine zweiwöchige Lagerung in einer salzigen Lösung. Die Folie, in die Form eines menschlichen Oberkiefers geschnitten und an dessen Innenseite eingesetzt, ließe sich etwa als Touch-Bedieneinheit verwenden und könnte so gelähmten Menschen neue Kommunikationsmöglichkeiten über die Zunge erschließen. (Matthias Gräbner)