Einige der schönsten Teile aus den Harry-Potter-Filmen sind die Titelseiten des Daily Prophet, der Zaubererzeitung mit Fotos, die sich wie Gifs bewegen.
"In Harry Potter ist das Magie", sagt Jonathan Coleman, ein Materialwissenschaftler am Trinity College Dublin. "Aber für uns ist das Technologie."
Coleman und sein Team haben die ersten gedruckten Transistoren entwickelt, die vollständig aus 2D-Nanomaterialien bestehen. Mit anderen Worten, sie haben eine völlig flache Elektronik hergestellt, die möglicherweise extrem billig gedruckt werden kann. Diese gedruckte Elektronik könnte eine beliebige Anzahl von Verwendungen haben. Sie könnten beispielsweise verwendet werden, um herkömmliche Preisschilder in einem Supermarkt zu ersetzen. Anstatt einen Mitarbeiter mit einer Etikettierpistole herumlaufen zu lassen, der die Preise ändert, könnten sich elektronische Etiketten automatisch aktualisieren. Sie könnten Pässe herstellen, die sich erneuern, oder Weinflaschen, aus denen hervorgeht, wann sie bei zu warmen Temperaturen gelagert werden. Wie im Harry-Potter-Szenario könnten damit bewegte Zeitungen, Plakate und Buchumschläge hergestellt werden.
Coleman sieht diese Technologie in der Verschmelzung mit dem Internet der Dinge, um selbst die gewöhnlichsten Dinge miteinander zu verbinden. Ihr Milchkarton kann nun über das Etikett mit dem Internet verbunden sein und direkt mit Ihrem Smartphone kommunizieren, um Ihnen mitzuteilen, wann er zu Ende geht oder schlecht wird. Ihr Schlafzimmerfenster könnte kontinuierliche Wetterupdates bieten.
"Wenn Sie Elektronik sehr billig drucken können, können Sie sich Dinge vorstellen, die fast unvorstellbar sind", sagt Coleman.
Gedruckte Elektronik gibt es in irgendeiner Form seit etwa 30 Jahren. Der Vorteil dieser neuen Transistoren gegenüber älterer gedruckter Elektronik liegt in ihren Baumaterialien. Während die meisten gedruckten elektronischen Bauteile aus Polymeren bestehen, besteht diese neue Erfindung aus Graphen. Graphen, ein vielbeschworenes Nanomaterial, ist ein zweidimensionales Wabengitter aus Kohlenstoff, das nur ein Atom dick ist. Es ist stark, leicht und ein extrem guter Dirigent und - und vielleicht am wichtigsten - es ist billig.
"Es ist aus Graphit und Graphit ist nur etwas, das aus dem Boden gegraben wird", sagt Coleman.
Die neue 2D-gedruckte Elektronik sei nicht nur billiger, sondern auch qualitativ viel besser als die aktuellen Versionen, so Coleman. Bestehende Typen weisen eine Reihe von Leistungseinschränkungen auf, die mit Stabilität und Energieumwandlung zu tun haben.
Die Transistoren wurden unter Verwendung von Graphen-Nanoblättern als Elektroden mit Wolframdiselenid und Bornitrid (zwei weitere Nanomaterialien) als den anderen Teilen des Transistors gedruckt. Die Nanomaterialien werden in Flüssigkeit hergestellt, eine von Coleman entwickelte Methode. Die resultierenden Nanoblätter sind flach und (relativ) breit und können je nach Material leitend, isolierend oder halbleitend sein.
Die Forschung wurde diesen Monat in der Zeitschrift Science veröffentlicht .
Coleman schätzt, dass es ungefähr ein Jahrzehnt dauern könnte, bis Produkte mit dieser Technologie auf den Markt kommen. Dies ist eine relativ kurze Zeitspanne, sagt er, da Nanomaterialien wie Graphen ein so großes globales Interesse haben und daher so viele Wissenschaftler an der Optimierung solcher Produkte arbeiten. Seine eigene Forschung ist Teil des Graphen-Flaggschiffs, einer Milliarden-Euro-EU-finanzierten Initiative zur Förderung von Graphen-Innovationen mit potenziellen Verwendungsmöglichkeiten für die Öffentlichkeit.
"Es ist in unmittelbarer Nähe", sagt er. "Wir wissen, was zu tun ist, es ist nur eine Frage, und das Geld ist vorhanden."
Die 2D-gedruckte Elektronik ist nur eine mögliche Verwendung von Nanomaterialien wie Graphen. Weitere untersuchte Anwendungen sind extrem schnell aufladbare Batterien, Schwämme zur Beseitigung von Ölverschmutzungen und Sonnenkollektoren, die auch bei Regen funktionieren.
„Nanomaterialien haben eine ganze Reihe wundervoller Eigenschaften, von denen ich fest überzeugt bin, dass sie die Welt verändern werden, indem sie es uns ermöglichen, Dinge und Anwendungen besser, schneller und billiger zu machen“, sagt Coleman. "Wir haben eine technologische Revolution auf dem Weg, von der wir die ersten Früchte sehen, und ich denke, wir werden in den nächsten zehn Jahren erstaunliche Dinge erleben."
