Billiger und besser 07.01.2016, 13:40 Uhr

Wenn Gold und Silber im Touchscreen stecken

Mit einem superfeinen Netz aus Gold- und Silberfäden wollen Schweizer Forscher die Glasoberflächen von Handys und anderen Geräten deutlich verbessern. Die im 3D-Druck hergestellten Nanofäden sollen transparenter und zugleich leitfähiger sein als übliche Materialien und könnten damit auch Fernseher oder Solarzellen verbessern helfen.

Illustration: Mithilfe des elektrohydrodynamischen Tintenstrahldrucks können die Schweizer Wissenschaftler ein Gitternetz aus extrem feinen Goldwänden drucken. 

Illustration: Mithilfe des elektrohydrodynamischen Tintenstrahldrucks können die Schweizer Wissenschaftler ein Gitternetz aus extrem feinen Goldwänden drucken. 

Foto: Ben Newton/Digit Works

Wenn ein Touchscreen einen Touch bemerken soll, muss er mit einem Netz aus Elektroden überzogen sein. Die Berührung an einer bestimmten Stelle führt dann zum entsprechenden Befehl – ob beim Smartphone, dem Geldautomaten oder dem Fahrscheinautomaten der Bahn. Für die Produktion dieses Elektrodennetzes wird bisher Indiumzinnoxid verwendet. Dieses Material bringt zwei wesentliche Eigenschaften mit: Es ist weitgehend transparent, mit bloßem Auge auf der Glasoberfläche kaum zu erkennen. Und es ist leitfähig.

Allerdings gibt es im Hinblick auf die Leitfähigkeit deutlich bessere Materialien – Gold und Silber zum Beispiel. Mit ihnen als Leitmedium könnten Touchscreens deutlich schneller und präziser arbeiten. Die beiden Edelmetalle allerdings sind nicht transparent. Eine Forschergruppe an der ETH Zürich hat dieses Problem nun gelöst.

3D-Druckverfahren selbst entwickelt

Dimos Poulikakos, Professor für Thermodynamik, hat zusammen mit Kollegen Nanowände aus Gold und Silber hergestellt, die sogar noch transparenter sind als die herkömmlichen. Der Trick: die dritte Dimension. Die Metallwände werden in einem speziellen 3D-Druckverfahren so produziert, dass sie nur 80 bis 500 Nanometer breit sind, aber dafür zwei bis vier Mal so hoch.  Nach Angaben der Züricher Wissenschaftler ist es das erste Mal überhaupt, dass derartige Wände per 3D-Druck entstanden.

Dieses aus Gold gedruckte Gitternetz hat 300 Nanometer dünne Gitterwänden.

Dieses aus Gold gedruckte Gitternetz hat 300 Nanometer dünne Gitterwänden.

Quelle: Schneider J et al./Advanced Functional Materials 2015

Dafür war auch eine spezielle Technik notwendig, die Poulikakos und sein Team schon vor drei Jahren entwickelt hatten. „Nanodrip“ nennen sie das Verfahren, das im Wesentlichen auf dem so genannten elektrohydrodynamischen Tintenstrahldruck beruht.

Elektrisches Feld zieht Tintentröpfchen

Das klingt kompliziert – und ist es auch. Aber das Wesentliche ist auch für Laien nachvollziehbar. Notwendig sind Tinten aus Metallnanopartikeln in Lösungsmittel; ein elektrisches Feld zieht kleinste Tröpfchen der Metalltinte aus einer Glaskapillare. Und diese sind etwa zehnmal kleiner als die Öffnung der Kapillare.

Damit ließen sich sehr viel kleinere Strukturen drucken, erklärt Poulikakos: „Stellen Sie sich einen Wassertropfen vor, der unten an einem geschlossenen Wasserhahn hängt. Und stellen Sie sich nun vor, dass unten an diesem Tropfen noch ein winziges Tröpfchen hängt – nur diese winzigen Tröpfchen drucken wir.“

Sogar billiger als herkömmliche Technik

Obwohl in dem neuen Verfahren Gold und Silber verwendet werden, soll es viel billiger sein als die bisherige Technik. Warum? Weil im Gegensatz zum Indiumzinnoxid kein Reinraum für die Produktion notwendig ist. Die Züricher Forscher arbeiten nun daran, ihre Methode in einem industriellen Maßstab anwendbar zu machen.

Nach ihrer Ansicht eignet sich die Entwicklung besonders für große Flächen und sei deshalb in Zukunft auch für gebogene Fernseher mit OLED-Technologie interessant – oder auch für Solarzellen, die naturgemäß umso mehr Strom erzeugen können, je transparenter und leitfähiger die Oberflächen sind.

Von Werner Grosch

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