Bildlegende: Die hauchdünne Elektronikmembran haftet auf verschiedenen Oberflächen.
ETH-Forscher entwickeln in der Schweiz, Elektronikbauteile, die dünner und biegsamer sind als bisherige. Sie können sich gar um ein einzelnes Haar herumlegen, ohne dass die Elektronik Schaden nimmt. Das eröffnet neue Möglichkeiten für ultradünne, durchsichtige Sensoren, die buchstäblich ins Auge gehen.
Niko Münzenrieder, ETH-Forscher, tauchte ein Blatt eines Ficus in Wasser, in der Stücke einer metallisch glänzenden Membran trieben. Mithilfe einer Pinzette schob er sorgfältig eines dieser Stückchen auf das Blatt der Zimmerpflanze. Schliesslich hebt er es hoch, und die Folie haftet wie angegossen auf der Blattoberfläche. Der Postdoc-Forscher demonstriert so, welche besonderen Eigenschaften das von ihm mitentwickelte Elektronikbauteil in Form einer hauchdünnen Membran hat. Diese neuartigen Dünnfilmtransistoren haften auf verschiedensten Oberflächen und passen sich ideal daran an.
Im Elektroniklabor von Professor Gerhard Tröster forschen Wissenschaftler schon seit einiger Zeit an flexiblen Elektronikkomponenten wie Transistoren oder Sensoren. Ziel ist, derartige Bausteine in Textilien einzuweben oder auf der Haut aufzubringen, um Gegenstände «smart» zu machen oder bequem zu tragende, unauffällige Sensoren zur Überwachung von verschiedenen Körperfunktionen zu entwickeln.
Diesem Ziel sind die Forscher nun mit ihren Dünnfilmbauelementen einen grossen Schritt näher gekommen. Die Arbeit darüber wurde soeben in der Fachzeitschrift «Nature Communications» veröffentlicht. Mit der neuartigen Dünnfilmtechnologie wurde eine äusserst biegsame funktionstüchtige Elektronik hervorgebracht.
Die Membran besteht aus Parylen, einem Kunststoff, den die Forscher schichtweise auf eine herkömmliche 2-Zoll-Siliziumscheibe aufdampften. Der Parylenfilm ist maximal ein Tausendstel Millimeter dick – 50mal dünner als ein Haar. In weiteren Arbeitsschritten wird dann mit standardisierten Methoden Transistoren und Sensoren aus Halbleitermaterialien wie Indium-Gallium-Zink-Oxid respektive Leitermaterial wie Gold aufgedampft. Danach lösen die Forscher den Parylenfilm mit den darauf enthaltenen Elektronikkomponenten von der Siliziumscheibe ab.
Das so fabrizierte Elektronikbauteil ist äusserst biegsam, anpassungsfähig und – je nach Wahl der Materialien für die Transistoren – durchsichtig. Den theoretisch ermittelten Biegeradius von 50 Mikrometern bestätigten die Forschenden in Versuchen, bei denen sie die Elektronikmembran auf menschliche Haare legten und beobachteten, dass sich die Membran um diese herum genau anpasste. Die auf der Folie aufgebrachten Transistoren, die aufgrund ihrer Bauweise aus keramischen Materialien weniger flexibel sind als das Trägermaterial, funktionierten trotz dieser starken Biegung einwandfrei.
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