Ein neuartiges, lichtemittierendes Gerät, das nur wenige Millimeter dick ist und vollkommen transparent wird, wenn man es ausschaltet. Das haben Forscher der University of California, Berkeley entwickelt. Möglich wird das durch die Verwendung eines speziellen Monolayer-Materials, das physikalisch gesehen als Halbleiter fungiert, biegsam ist und insgesamt nur auf eine Dicke von drei Atomen kommt. Das Gerät, das im Moment eine reine Machbarkeitsstudie darstellt, soll in Zukunft den Bau von flexiblen LED-Displays ermöglichen, die sich »unsichtbar« auf Wänden und Fenstern verstecken.

Große Hürden gemeistert

„Die verwendeten Materialien sind so dünn und biegsam, dass sich das komplette Gerät vollkommen transparent gestaltet und sich auch ohne Probleme auf kurvigen Oberflächen anbringen lässt“, erklärt Der-Hsien Lien, Postdoc-Forscher und erster Co-Autor des Projekts am Department of Electrical Engineering and Computer Sciences der UC Berkeley. Seine aktuell vorgestellte Entwicklung habe er im Labor seines Kollegen Ali Javey realisiert, der schon 2015 zeigen konnte, dass Monolayer-Halbleiter in der Lage sind, sehr helles Licht abzugeben. „Diese theoretische Entdeckung wurde damals allerdings nicht praktisch umgesetzt“, betont Lien.

Genau das habe er nun nachgeholt. „Mit unserem Prototyp ist es uns gelungen, eine Reihe von grundlegenden Hürden zu meistern, wenn es um künftige Anwendungen der LED-Technologie geht. So wird es dadurch etwa möglich, die Dicke von Geräten sehr klein zu halten und dabei gleichzeitig sehr große Flächendimensionen zu erzielen, um die Intensität der Lichtstrahlung hoch zu halten“, fasst der Experte zusammen.

„Noch viel Arbeit vor uns“

Herkömmliche LED-Displays bestehen aus Halbleitern, die mit negativen und positiven elektrischen Ladungen ausgestattet sind und Licht abgeben. Die Ladungen werden dabei gewissermaßen von speziellen Kontaktpunkten in das Material injiziert – einer übernimmt die positive, einer die negative Spannung. Im »Proof of Concept« der Forscher setzt man nur auf einen einzelnen Kontaktpunkt, der durch eine gezielte Verwendung von Isolier- und Halbleiterschichten sowohl positive als auch negative Ladungen abgeben kann. „In dem Moment, wo die Ladung von positiv zu negativ wechselt, entsteht Licht“, erläutert Lien.

„Natürlich haben wir noch viel Arbeit vor uns, wenn es um diese Machbarkeitsstudie geht. In erster Linie geht es dabei darum, die Effizienz weiter zu steigern. Eines Tages könnte dieser Ansatz aber in einer breiten Palette von Produkten Anwendung finden. Es könnte zum Beispiel hauchdünne unsichtbare Bildschirme geben, die auf einer Wand oder sogar der menschlichen Haut angebracht werden können“, so der Wissenschaftler.