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Erste Schritte zum Bio-Display

LED-Hinterleuchtung und Farbfilter aus Proteinen

15. November 2016, 11:54 Uhr | Lukas Niklaus, Katharina T. Weber, Prof. Dr. Uwe Sonnewald und Dr. Rubén D. Costa (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg).

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Proteine als Backlight und Farbfilter im Display geeignet

Ermöglicht wird dies durch die Kombination von linearen und verzweigten Polymeren mit den Biokomponenten in wässriger Umgebung. Durch Rühren bildet sich daraus eine gelartige Vorstufe, aus der beim Trocknen im Vakuum ein gummiartiges Material entsteht. So wird eine außerordentliche Stabilität der Proteine über Monate hinweg erreicht. Die ersten Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die fluoreszierenden Proteine den anorganischen Phosphor, der in herkömmlichen Weißlichtdioden (WLED) verwendet wird, ersetzen können. Dazu wurden kommerzielle UV- und blaue LEDs mit mehreren Lagen des umweltfreundlichen, organischen energiekonvertierenden Materials beschichtet, was zur Entwicklung sogenannter hybrider anorganisch-organischer LEDs (engl. White Hybrid LEDs, WHLEDs) führte. Neben fluoreszierenden Biokomponenten konnten diverse lumineszierende Verbindungen in diese einfach zu recycelnde Beschichtung eingebaut werden, ohne deren mechanische Eigenschaften oder die Lumineszenz der Emitter zu beeinflussen [7].

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Neben der Verwendung der neuen Matrix für WHLEDs lässt sich schon die gelartige Vorstufe weiter optimieren, um proteinbasierte Displays zu produzieren. In Bild 2 ist vergleichend der Aufbau der mehrschichtigen zu der neu entwickelten mikrostrukturierten Bio-WHLED zu sehen. Bei beiden Arten wird das Gehäuse und nicht direkt der anorganische Chip der kommerziellen blauen LED mit fluoreszierenden Materialien überzogen. Durch diesen Aufbau der WHLED regt die anorganische LED die unterste Schicht an. Diese emittiert daraufhin Licht, welches von der nächsten Schicht teilweise absorbiert wird – ganz nach dem Prinzip einer Energietransferkaskade. Dieser Aufbau eignet sich vor allem als Hinterleuchtung, doch um kontrastreiche und farbenfrohe Displays herstellen zu können, ist es nicht genug, allein unterschiedliche Oberflächen beschichten zu können. Es ist nötig, sowohl die Schichtdicke als auch die Struktur (zum Beispiel Linienbreite, Punktgröße) der Energietransferkaskade so weit zu reduzieren, dass definierte Strukturen gedruckt werden können [8].