Unterschrift mit Licht 14.08.2013, 14:51 Uhr

Sensor wandelt Geschriebenes in Lichtsignale um

Einen Sensor, der mechanischen Druck in Lichtsignale umwandelt, haben US-Forscher des Georgia Institutes of Technology entwickelt. Auf der Sensorfläche kann man sogar mit einem Stift schreiben und eine Unterschrift elektronisch übermitteln.

Prof. Wang vom Georgia Tech präsentiert einen Sensor, der Druck in Licht umwandelt. Die Technik könnte sogar als künstlicher Tastsinn bei Robotern genutzt werden.

Prof. Wang vom Georgia Tech präsentiert einen Sensor, der Druck in Licht umwandelt. Die Technik könnte sogar als künstlicher Tastsinn bei Robotern genutzt werden.

Foto: Gary Meek/Georgia Tech

Zur Erkennung von Schrift oder Fingerabdrücken

Die Sensorfläche ist fast ein Alleskönner: Schreibt man oben mit einem Stift, wird die Schrift oder das Bild in Form von Licht dargestellt. Die Lichtsignale können dabei auch verarbeitet und weitergeleitet werden. Die Fläche kann aber auch einen Fingerabdruck erfassen, darstellen und verarbeiten. Selbst der Einsatz als künstlicher Tastsinn für einen Roboter ist denkbar.

Schematische Funktionsweise des Sensors.

Schematische Funktionsweise des Sensors.

Foto: Georgia Tech

„Sie können mit Ihrem Stift schreiben und der Sensor wird das Geschriebene optisch bei hoher Auflösung und sehr schnell ansprechend erfassen“, erklärt Zhong Lin Wang, Professor für Werkstoffkunde und Technik am Georgia Institute of Technology, kurzGeorgia Tech. Die Schrifterkennung ist die wohl einfache und direkteste Funktion der neuen Technik.

Zinkoxid-Nanodrähte erzeugen unter Druck Licht

Gemeinsam mit seinem Team hat Wang den Sensor entwickelt, der Druck in Lichtsignale umwandelt und dabei die sogenannte Piezo-Photronik nutzt. Der Sensor besteht aus einer Galliumnitrid-Schicht, in die Tausende spezieller Zinkoxid-Nanodrähte eingebaut sind. Dabei nutzen die amerikanischen Forscher die Eigenschaft, dass Zinkoxid-Nanodrähte auf einer Galliumnitrid-Schicht als druckabhängige LEDs fungieren. „In einem Zinkoxid-Nanodraht unter Druck entsteht an beiden Enden eine piezoelektrische Ladung, die zu einem piezoelektrischen Potenzial führt“, erklärt Wang. „Dies ist ein neuer Zugang, um Druck abzubilden.“

Lichtstärke abhängig vom ausgeübten Druck

Unterhalb des Sensors wird der Druck in Lichtform mit einer räumlichen Auflösung von 2,7 Mikrometern wiedergegeben. Mit dieser Auflösung ist Wang schon zufrieden, will aber die Auflösung durch noch feinere Nanodrähte erhöhen.

Wang untersuchte mit seinem Team inzwischen auch die Stabilität und Reproduzierbarkeit des Sensors. In 25 Ein-Aus-Zyklen püften sie die Lichtintensität jedes einzelnen der 20 000 Pixel. Die Tests ergaben nur geringe Schwankungen der Lichtintensität. Dabei steigt die Intensität mit dem ausgeübten Druck.

Insgesamt reagiert der Sensor ausgesprochen schnell. Lässt der Druck nach, senden die Nanodrähte schlagartig auch kein Licht mehr aus. Der Wechsel von einem Modus in den anderen dauert höchstens 90 Millisekunden, so Wang. Der Sensor kann etwa eine Million Pixel in einer Mikrosekunde lesen.

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