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Halbleiter aus Indigo

Transistoren aus der Farbe von Bluejeans

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Forschern ist es aktuell gelungen, Halbleiter aus dem Farbstoff Indigo – dem typischen Farbstoff von Bluejeans – herzustellen.
Forschern ist es aktuell gelungen, Halbleiter aus dem Farbstoff Indigo – dem typischen Farbstoff von Bluejeans – herzustellen. (Bild: gemeinfrei)

Halbleiter auf der Basis organischer Verbindungen haben den Nachteil, dass sie durch den Sauerstoff aus der Luft innerhalb kürzester Zeit zerstört werden. Sie müssen also luftdicht verpackt werden, ansonsten ist ihre Haltbarkeit äußerst gering. Nun haben Forscher einen Halbleiter aus dem „Bluejeans-Farbstoff“ Indigo hergestellt, der nicht nur an der Luft, sondern auch im Wasser sehr stabil ist.

Linz, Wien/Österreich – Silizium ist nach wie vor das wichtigste Material zur Produktion von Halbleiter-Elementen wie Transistoren, Dioden oder Solarzellen. Seit einigen Jahren gibt es allerdings eine interessante Alternative: Bestimmte Kohlenwasserstoffe haben ebenfalls Halbleiter-Eigenschaften. In OLED-Displays bei Handys oder Fernsehern werden sie inzwischen standardmäßig eingesetzt. Organische Verbindungen eignen sich überdies als Solarzellen oder zur Herstellung von Transistoren. Der große Nachteil ist deren Haltbarkeit: Der Sauerstoff aus der Luft zerstört diese Bauteile in kurzer Zeit, sie müssen also luftdicht verpackt werden.

Einer Forschergruppe um den Physiker Serdar Sarıçiftçi von der Johannes Kepler Universität Linz ist bei der Lösung dieses Problems nun ein Durchbruch gelungen. In einem vom Wissenschaftsfonds FWF finanzierten Projekt gelang es ihnen, Halbleiter aus dem Farbstoff Indigo herzustellen. Dieser ist nicht nur an der Luft, sondern auch im Wasser sehr stabil.

Indigo – ein schwer zu verarbeitendes „Wundermaterial“

„Wir waren eigentlich auf der Suche nach Halbleiter-Materialien, die biologisch abbaubar sind“, erklärt Sarıçiftçi. „Dabei sind wir auf dieses biblische Material, das alte Indigo gestoßen. Indigo und seine Derivate haben tatsächlich Halbleiter-Eigenschaften.“ Dass Indigo sehr widerstandsfähig ist, sei keine Überraschung gewesen: „Indigo wurde etwa in Pharaonengräbern verwendet und ist dort nach Jahrtausenden immer noch sichtbar. Und das Blau in Jeans ist bekannt für seine Widerstandsfähigkeit“, so Sarıçiftçi.

Das Problem für die Verwendung als Halbleiter war die Verarbeitung: Indigo ist schwer löslich, was übrigens einen Grund für seine gute Haltbarkeit darstellt. Viele Methoden zur Herstellung organischer Halbleiterelemente sind aber darauf angewiesen, das verwendete Material in irgendeiner Form zu lösen und danach auf einem Trägermedium abzuscheiden. Sarıçiftçi und seiner Gruppe gelang es, flüchtige Seitengruppen an die Indigo-Moleküle zu binden und sie so löslich zu machen. Beim Erhitzen auf 100 Grad spalten sich diese Gruppen wieder ab.

Damit sei das wesentliche Hindernis für die Verwendung von Indigo als Halbleiter aus dem Weg geräumt, sagt Sarıçiftçi: „Diese Stabilität des Indigo halten wir für einen Game Changer. Wir raten allen, die an organischen Transistoren arbeiten, sich ab jetzt auf diese Materialklasse zu konzentrieren.“

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