Organische Elektrotechnik- So verändert sie unsere Technologie

Die organische Elektrotechnik ist ein Teilgebiet der Elektronik. Hierdurch werden elektronische Schaltungen bestehend aus elektrisch leitfähigen Polymeren oder anderen kleineren organischen Verbindungen eingesetzt. Generelles Merkmal der Konzepte der organischen Elektrotechnik ist überwiegend das Design von Schaltkreisen aus Makromolekülen und aus multi-molekularen Strukturen in größerer Dimension zu entwickeln. Daher wird für die organische Elektrotechnik der Kunstbegriff Polytronik verwendet.
Das wichtigste Merkmal der organischen Elektrotechnik ist die Benutzung von mikroelektronischen Bauelementen auf organischen Trägermaterialien wie Folien sowie der Einsatz von Leiterbahnen oder Bauelementen aus leitfähigen organischen Halbleitern. Die Moleküle werden in Form von dünnen Filmen oder kleinen Volumen direkt auf die Folien gedruckt, geklebt oder anders aufgebracht. Forscher des Laboratory of Organic Electronics der Universität Linköping haben nun die ersten weltweit bekannten komplementären elektrochemischen Logikschaltungen entwickelt. Diese bleiben über lange Zeit stabil und können im Wasser funktionieren. Es ist ein sehr bedeutender Durchbruch in der Weiterentwicklung der Bioelektronik.
2002 – Die ersten druckbaren elektrochemischen Transistoren!Die ersten druckbaren organischen elektrochemischen Transistoren entwickelten Forscher der LIU bereits 2002, und seitdem ist die gesamte Forschung rasant vorangetrieben worden. Mehrere organische elektronische Komponenten, wie Leuchtdioden und elektrochrome Anzeigen, gibt es bereits im Handel zu kaufen.
Das hauptsächlich verwendete Material war bisher PEDOT: PSS, ein Material vom p-Typ, dessen Ladungsträger Löcher sind. Um funktionierende Elektronenkomponenten aufzubauen, ist ein komplementäres Material vom n-Typ erforderlich, bei dem die Ladungsträger Elektronen sind.
Es war schwierig, ein genügend stabiles Polymermaterial zu finden, eines, das in Wassermedien arbeiten kann und in dem die langen Polymerketten einen hohen Strom aufrechterhalten können, wenn das Material dotiert wird.

Sehr leitungsfähiges Material aus der Gruppe organische Nanoelektronik entwickelt

In einem Artikel der Fachzeitschrift Advanced Materials stellte Simone Fabiano, Forschungsleiter in der Gruppe Organische Nanoelektronik am Laboratorium für Organische Elektronik, zusammen mit seinen Kollegen Ergebnisse eines n-leitenden Materials vor, in welchem eine leiterartige Struktur enthalten ist deren Polymerrückgrat Umgebungsstabilität und hohen Strom bevorzugt, wenn es dotiert. Ein Beispiel ist BBL, Poly (benzimidazobenzophenanthrolin), ein Material, das häufig in der Solarzellenforschung verwendet wird.
Die Wissenschaftlerin Hengda Sun hat eine Herstellungsmethode gefunden, um dicke Filme des Materials herzustellen. Je dicker der Film ist, desto größer ist dessen Leitfähigkeit. Mittels Sprühbeschichtung wurden die Filme bis 200 nm Dicke produziert, die eine extrem hohe Leitfähigkeiten erlangen können, wie Simone Fabiano berichtete.

Das Verfahren ist auch für große Flächen geeignet

Das Verfahren kann erfolgreich auch mit gedruckter Elektronik über große Flächen hinweg angewendet werden.
Hengda Sun konnte zeigen, dass die erstellten Schaltkreise sowohl in Verbindung von Sauerstoff als auch in Wasser über lange Zeit hinweg funktionieren kann.
Es sind nicht nur auf einen speziellen Bereich beschränkte Ergebnisse erzielt worden. Es können nun nämlich komplementäre Logikschaltungen aufgebaut werden – Inverter, Sensoren und andere Komponenten – die in feuchter Umgebung funktionieren wie Simone Fabiano berichten kann.

Widerstände benötigt man in logischen Schaltungen, welche allein auf p-Typ-elektrochemischen Transistoren basieren. Diese sind sehr sperrig, wodurch die Anwendungen begrenzt sind, die damit erreicht werden können. Mit einem n-Typ-Material hingegen können komplementäre Schaltungen erzeugt werden, die zur Verfügung stehende Fläche wird viel effizienter genutzt, da in den Logikschaltungen keine Widerstände benötigt werden, berichtet Magnus Berggren, Professor für Organische Elektronik und Leiter des Labors für Organische Elektronik.

Anwendungen der organischen Elektrotechnik

Zu den Anwendungen der organischen Komponenten zählen logische Schaltkreise, die direkt auf Textilien oder auf Papier gedruckt werden, verschiedene Arten von billigen Sensoren, nicht starre und flexible Displays und nicht zuletzt das enorme Feld der Bioelektronik. Polymere, die sowohl Ionen als auch Elektronen leiten, sind die Brücke, die zwischen den ionenleitenden Systemen im Körper und den elektronischen Komponenten von beispielsweise Sensoren benötigt wird. Die genauen Verwendungsmöglichkeiten werden von den Wissenschaftlern weiter ausgelotet und entwickelt. Wir werden in Zukunft noch einiges von diesen Technologien lesen dürfen.

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