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Kohlenstoff-Nanoröhrchen als flexible, kostengünstige Sensoren

Kostspielige Reinräume nicht erforderlich

In einem dünnen Film ausgebreitete und beliebig ausgerichtete Kohlenstoff-Nanoröhrchen bilden leitfähige Netze, die als Elektroden dienen können. Strukturierte und geschichtete Filme können als Sensoren oder Transistoren verwendet werden. „Der elektrische Widerstand dieser Filme kann tatsächlich mit einer externen Spannung oder durch die Adsorption von Gasmolekülen moduliert werden“, erklärt Prof. Lugli.

Insbesondere als Basismaterial für Gassensoren vereinen Kohlenstoff-Nanoröhrchen die Vorteile (und vermeiden die Nachteile) von herkömmlicheren Materialen, zum Beispiel von leitenden Polymere oder festen Metalloxid-Halbleiter. Bisher fehlte jedoch ein zuverlässiges, reproduzierbares und kostengünstiges Produktionsverfahren.

Diese Lücke wird jetzt durch Aufsprühen und – falls erforderlich – durch ergänzenden Transferdruck geschlossen. Eine wässrige Lösung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen sieht wie eine Flasche schwarzer Tinte aus und kann auf ähnliche Weise gehandhabt werden. So können Bauelemente durch eine computergesteuerte Roboterdüse praktisch auf jede Art von Substrat gesprüht werden, auch auf großflächige Plastikfolien. Kostspielige Reinräume sind nicht erforderlich.

Noch zu lösende Herausforderungen

„Für uns war es wichtig, eine Technologieplattform zu entwickeln, die sich leicht hochskalieren lässt, um damit großflächig gedruckte und biegsame Elektronik auf der Grundlage von organischen Halbleitern und Nanomaterialien zu fertigen,“ sagt Dr. Abdellah. „Aufsprühen bildet hierfür den Kern unserer Prozesstechnologie“.

Noch zu lösende technische Herausforderungen sind hauptsächlich anwendungsspezifischer Art, beispielsweise die Forderung nach Gassensoren, die sowohl selektiv als auch empfindlich arbeiten.

Dieses Forschungsprojekt wurde teilweise von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über das Exzellenzcluster „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM) und vom Staat Bayern im Rahmen des Föderinitiative SolTech – Solar Technologies go Hybrid – unterstützt.


(Technische Universität München)

Christoph Schroeder

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