Die Entwicklung von Leuchtdioden (LEDs), die mithilfe einer speziellen Leuchttinte auf nahezu beliebige Oberflächen aufgemalt werden können, stellt eine faszinierende Innovation dar. Diese Tinte besteht aus vier aufeinanderfolgenden Schichten und ermöglicht die Herstellung funktionsfähiger LEDs in verschiedenen Farben und Formen, eröffnend vielfältige Anwendungen in Bereichen wie Elektronik, Kleidung und Verpackung.

Junyi Zhao und ihre Kollegen von der Washington University in St. Louis haben die innovative Technik erfunden. Mit dieser können Perowskit-LEDs einfach auf unterschiedliche Unterlagen geschrieben werden. Benutzt werden vier gereinigte Kugelschreiber. Auch Leute ohne Vorerfahrung können diese bedienen. „Wie beim Schreiben mit mehrfarbigen Stiften ermöglicht das Schreiben mit diesen funktionalen Tinten die Erschaffung von Perowskit-basierten optoelektronischen Geräten innerhalb von nur Minuten“, erklären die Forschenden.

Leuchtdioden mit vier Schichten

Das Verfahren zur Herstellung handgeschriebener LEDs sieht folgendermaßen aus: Zuerst wird eine Tinte aufgetragen, die ein gelöstes leitfähiges Polymer enthält. Diese Tinte glättet raue Oberflächen, verschließt Poren und bereitet die Unterlage vor. Anschließend wird die beschichtete Oberfläche getrocknet, typischerweise auf einer heißen Platte oder in einem Ofen. Als nächstes folgt das Auftragen einer zweiten Tinte, die verschiedene Perowskit-Verbindungen enthält und je nach gewünschter LED-Farbe variiert. Die dritte Tintenschicht besteht aus Polymeren, wie PEI, und einem flüchtigen Lösungsmittel, das ohne Erhitzen verdampft. Die vierte und letzte Schicht enthält eine Emulsion aus Silber-Nanodrähten, die als Elektroden fungieren.

Dieser Prozess, einschließlich vierfachem Übermalen und Trocknungsphasen, dauert nur etwa zehn Minuten. Das Ergebnis ist eine vielseitige LED, die in fast jeder Form angefertigt werden kann und auf den meisten Alltagsmaterialien haftet. Zum Aktivieren der LED genügt das Verbinden der Ränder mit einer Batterie. In Tests erwiesen sich die handgeschriebenen LEDs, inklusive roter, grüner und gelber Varianten, auf Papier, Kunststofffolie, Glas und sogar auf der Oberfläche eines aufgeblasenen Luftballons als funktionsfähig.

Mit einer beeindruckenden Helligkeit von bis zu 15.225 Candela pro Quadratmeter leuchten die handgeschriebenen LEDs sogar heller ist als ein herkömmliches Handy-Display. Zur Aktivierung benötigen sie lediglich 2,4 Volt und weisen eine Effizienz von 6,65 Candela pro Ampere auf.

Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten der leuchtenden Tinte

Die Anwendung der handgeschriebenen Perowskit-Leuchtdioden erstreckt sich über zahlreiche Bereiche. Sie ermöglichen leuchtende Kleidungsstücke und Accessoires, und damit etwa innovative Designs und Sicherheit im Dunkeln. Ebenso eignen sie sich für tragbare Elektronik, um beispielsweise intelligente Textilien herzustellen. Im Bereich der Verpackung ermöglichen sie leuchtende, interaktive Etiketten oder Werbematerialien. Im Bildungsbereich dienen sie als lehrreiche Experimente für Schüler, um die Grundlagen der Elektronik und LED-Technologie zu verstehen. Dank ihrer Flexibilität in der Formgebung können sie auf nahezu allen Alltagsmaterialien angebracht werden. So wird ein breites Spektrum an kreativen un nützlichen Anwendungn eröffnet.