Mit Licht wiederbeschreibbare Oberfläche Notizen mit dem Laserpointer machen

Nachrichten statt mit dem Bleistift mit einem Laserpointer aufschreiben – eine Beschichtung aus Titandioxid macht's möglich. Sie ist mit UV-Licht beschreibbar und löscht sich unter Luftsauerstoff nach einiger Zeit selbst wieder. Damit ließen sich laut den Forschern aus Amerika z. B. wiederbeschreibbare Tagesetiketten herstellen.

Frankfurt am Main, Riverside/USA – Normalerweise nutzt man zum Schreiben einen Bleistift, der Graphit als Pigment auf dem Papier zurücklässt. Hat man sich verschrieben, so lassen sich die Graphitflocken mehr oder weniger gut mit einem Radiergummi wieder vom Papier entfernen. Nutzt man einen Füllfederhalter zum Schreiben, werden fehlerhafte Tintenstriche mit dem Tintenkiller ausgeblichen. So oder so hinterlässt das Löschen und Neuschreiben meist Spuren.

Eine andere Schreibmethode haben Forscher der amerikanischen University of California Riverside entwickelt. Statt einen Bleistift oder Füller, verwenden Sie sozusagen einen Laserpointer, mit dem sie eine speziell beschichtete Oberfläche beschriften.

Wiederbeschreibbare Oberflächen aus Titandioxid

Um mit Licht beschreibbare Oberflächen herzustellen, nutzte das Team um Yadong Yin die Halbleitereigenschaften von Titandioxid aus. Nanokristallines Titandioxid verändert sich unter Einstrahlung von UV-Licht (Licht im ultravioletten Bereich des Spektrums). Durch die Lichtanregung wechseln die Titanatome ihre elektrische Ladung, und der vorher transparente Film wird dunkelblau bis schwarz. Der Farbwechsel dauert aber nicht an, denn Luftsauerstoff sorgt für eine direkte Rückoxidation.

Die Forscher verlängerten nun die Dauer der Schwarzfärbung durch Zusatzstoffe. Dafür dotierten sie die Nanokristalle mit Stickstoff, den sie aus Harnstoff gewannen, und bauten dazu Diethylengylcol ein, das als gängiges und ungiftiges Lösungsmittel diente und für den Farbumschlag sogar eine entscheidende Rolle spielte. Wie die Forscher feststellten, fing es überschüssige Ladung auf und verzögerte somit die Rückoxidation in den transparenten Zustand.

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Aufgetragen auf Glas oder Papier, bildeten die Nanokristalle eine gleichmäßige Beschichtung, die mit UV-Licht beschreibbar war. Dafür reichte eine 30-sekündige Beleuchtung mit einer Lichtquelle im Wellenlängenbereich unter 400 Nanometer aus. Es müsse keine starke Lichtquelle sein, führten die Forscher aus. Schon im Leistungsbereich einer LED-Lampe werde ein hoher Kontrast erzielt.

Textnachrichten mit Ablaufzeit

Für das Beschreiben gab es nun zwei Optionen. Zum einen erzeugten die Wissenschaftler ein Schriftbild, indem sie ein Stück beschichtetes Papier oder Glas wie bei einem Fotodruck durch eine Fotomaske beleuchteten. Die andere Möglichkeit war das Freihand-Schreiben mit einem Laserstift. In beiden Fällen entstand ein kontrastreiches Muster, das mehrere Stunden stabil war und dann entweder durch Erhitzen gelöscht wurde oder langsam durch den Luftsauerstoff verblasste. Die Forscher weisen darauf hin, dass der Fortbestand der Schrift durch einen Schutzüberzug aus einem ungiftigen Polymer verlängert werden kann.

Ein großer Vorteil des Systems ist die Wiederverwendbarkeit. In der Studie waren bis zu 50 Schreib-Lösch-Zyklen ohne nennenswerten Kontrastverlust möglich. Anwendungen seien daher besonders in Bereichen sinnvoll, in denen wiederverwendbare Oberflächen gefragt sind, wie bei Tagesetiketten, auf Hinweisschildern, in der Datenspeicherung oder der Sensorik. Die Autoren heben insbesondere die unkomplizierte Herstellung aus gängigen und ungiftigen Ausgangsmaterialien und die gute Kompatibilität mit anderen Materialien hervor.

Originalpublikation: R. Aleisa, J. Feng, Z. Ye, Y. Yin, https://onlinelibrary.wiley.com/page/journal/15213757/homepage/press/202210press.html, Angew. Chem. Int. Ed. 2022; DOI: 10.1002/anie.202203700

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