Ultradünne Displays direkt auf der Haut

Elektronik soll tragbar werden. Im Gegensatz zu starren elektronischen Geräten auf Siliziumbasis können organische Bauelemente wie Leuchtdioden und optische Sensoren in flexible Folien integriert werden. Japanische und österreichische Forscher berichten nun im Fachjournal "Science Advances" über die Entwicklung einer hauchdünnen Folie, die direkt auf der Haut getragen werden kann.

Von verschiedener Seite wird an einem immer engeren Zusammenspiel zwischen Elektronik und dem menschlichen Körper gearbeitet. Die Entwicklung biegsamer, organischer Elektronik könnte es in Zukunft ermöglichen, elektronische Geräte in Kleidungsstücke zu integrieren, oder direkt auf der Haut zu tragen. Die meisten bisherigen Ansätze scheiterten jedoch an zwei grundlegenden Problemen: Entweder sind die Folien, in die die Elektronik integriert ist, zu dick und unflexibel, um sich komfortabel an Körperformen anzupassen, oder sie sind zwar dünn und flexibel, aber nicht stabil genug für einen längeren Einsatz.

Schutzschicht für organische Elektronik bringt Durchbruch
An der Universität Tokio ist es Forscher nun gelungen, eine ultradünne Schutzschicht für organische Elektronik zu entwickeln. So konnten sie Folien mit verschiedenen Funktionen herstellen, die - direkt auf der Haut getragen - über mehrere Tage hinweg stabil bleiben. Mit einer Gesamtdicke von nur drei Mikrometern ist sie deutlich dünner als etwa gewöhnliche Frischhaltefolie.

In ihrer aktuellen Studie stellen die Forscher nun zwei verschiedene Arten von Folien vor: organische Leuchtdioden, die Licht in unterschiedlichen Farben emittieren und etwa als Display eingesetzt werden können, sowie Fotodetektoren zu Messung optischer Signale. "Durch die Kombination von Lichtemission und -messung in einer einzigen Folie ist es uns bereits gelungen, den Puls und die Sauerstoffsättigung des Blutes zu messen", erklärt Martin Kaltenbrunner von der Abteilung für Physik Weicher Materie der Universität Linz und Mitautor der aktuellen Veröffentlichung gegenüber der APA.

Selbst ein Display wurde entwickelt
Die Folie wird dazu wie ein Pflaster auf einen Finger geklebt - sowohl Auswertung als auch Stromversorgung erfolgen allerdings noch über externe Geräte. Auch ein voll funktionsfähiges Sieben-Segment-Display zur Darstellung von Ziffern existiert bereits. Getragen auf dem Handrücken könnte es in Zukunft etwa unmittelbar die vom Detektor ermittelten Werte darstellen.

Für die Realisierung komplexer elektronischer Geräte inklusive Auswertung und Datenübertragung ist die neue Technologie jedoch nur bedingt einsetzbar. "Organische Elektronik eignet sich hervorragend zur großflächigen Bestrahlung bzw. Messung direkt am Körper", erklärt Kaltenbrunner. "Um komplexere Funktionalitäten zu realisieren, wird es jedoch notwendig sein, die Technologie mit herkömmlicher Siliziumelektronik zu kombinieren." Sowohl in Linz als auch in Japan wird bereits an der Entwicklung solcher Geräte gearbeitet.