Merken Drucken 02.05.2005, 18:36 Schriftgröße: A A A

Chemieriese in der Zwergenwelt

Ob rollbare Displays, zarte Batteriemembranen oder druckbare Elektronik für funkende Chips. So unterschiedlich diese Produkte auch sein mögen, eines haben sie alle gemeinsam: Für ihre Produktion sind Materialien mit sehr speziellen Eigenschaften nötig. von Klaus Jopp, Marl

Aufgerollt - Diese wickelbare Keramik soll später als Batteriemembran dienen

Um genau diese Nano-Materialien Stoffe, die nur wenige millionstel Millimeter winzige Strukturen aufweisen dreht sich alles im gerade eröffneten Nanotronics Center der Creavis Technologies and Innovation, der Forschungseinrichtung der Degussa. Im westfälischen Marl investiert das Spezialchemieunternehmen 50 Mio. Euro in ein Entwicklungszentrum, das sich von der Grundlagenforschung bis hin zum fertigen Produkt um wirklich alles kümmern soll. Unterstützung kommt auch vom Land Nordrhein-Westfalen.

Wissenschaftler aus kooperierenden Universitäten und Instituten sollen in Marl Hand in Hand mit Forschern von Creavis arbeiten - dazu will das Unternehmen den Externen längere Gastaufenthalte ermöglichen. In einem späteren Stadium sollen Partner aus der Industrie ihre Leute nach Marl schicken, damit sie zusammen mit der Degussa-Tochter Produktentwicklung betreiben.

Nanotronics Center soll Lücke schließen

Daher auch die Bezeichnung "Science to Business". Wolfgang Peukert, Professor für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik an der Universität Erlangen, gefällt’s: "Die Ausrichtung des Zentrums passt perfekt zu unseren eigenen Strukturen." Der Leibniz-Preisträger ist deshalb einer der ersten, die mit dem Zentrum zusammenarbeiten.

"Mit dem Konzept werden wir auf dem Weg von der Wissenschaft zum Geschäft an Geschwindigkeit zulegen", sagt Andreas Gutsch, Chef der Creavis. Offensichtlich eine Idee, die in die Zeit passt. Das Bundesforschungsministerium urteilte kürzlich, in der Nanotechnologie sei ein "gewisser Nachholbedarf bei der industriellen Umsetzung erkennbar".

Diese Lücke will das Nanotronics Center schließen. Schon reichlich Know-how bringen die Wissenschaftler bei neuartigen Membranen für Lithium-Ionen-Batterien mit. Diese Powerpakete sind inzwischen bei Handys, Computern und Camcordern selbstverständlich. Nun soll der Schritt von der mobilen Kommunikation in die automobile Zukunft erfolgen. So sind die Batterien zum Beispiel für Hybridfahrzeuge vorgesehen, die in den USA bereits einen Boom erleben.

Es gibt noch reichlich zu forschen

Bis es soweit ist, gibt es noch reichlich zu forschen. Bislang bestehen die Schichten, die Anode und Kathode trennen, aus Kunststoffen. Diese sind jedoch brennbar und verlieren ihre Temperaturstabilität oberhalb von 140 Grad Celsius. Zudem ist ihre Lebensdauer begrenzt. Die Creavis setzt deshalb auf die wickelbare Keramik. Sie besteht aus einem flexiblen Polymervlies, das von beiden Seiten mit einem dünnen Keramikfilm beschichtet ist.

Bei künftigen Displays - einem weiteren Forschungsgebiet des Zentrums - kommt es vor allem auf Flexibilität an. Bildschirme von heute werden noch auf einem starren Glassubstrat aufgebaut, auf das Indium-Zinn-Oxid-Schichten (ITO) aufgetragen werden. Derartige Lagen haben zwar sehr gute elektrische und optische Eigenschaften, ihre Herstellung ist aber rohstoff- und energieintensiv. "Was heute in einem aufwändigen Lithographieprozess abläuft, wollen wir morgen per Druckverfahren machen", sagt Ralf Anselmann, Forschungsleiter im Nanotronics Center. Basis für die leuchtend blauen Flüssigkeiten sind ITO-Partikel aus dem "Zwergenreich", die sich auch auf biegsame Untergründe aufbringen lassen.

Einkaufen durch Funkerkennung soll revolutioniert werden

Parallel läuft die ITO-Entwicklung auch in Richtung OLED-Anwendung. Diese organischen Leuchtdioden sind ein wichtiger Hoffnungsträgern der Elektronikindustrie. Mit den besonderen Farbmolekülen könnte der Fernseher von morgen dünn wie eine Tapete und handhabbar wie ein Rollo sein. Fest steht schon heute, dass auch in diesem Fall ITO-Schichten zur Stromversorgung der aktiven organischen Schichten nötig sein werden, die nur etwa 100 Nanometer dünn sind. Sie taugen im Übrigen auch für innovative Beleuchtungen, die nicht nur Energie sparen, sondern eine neue Freiheit im Design kreieren.

Geforscht wird in Marl auch an RFID-Tags, die das Einkaufen durch Funkerkennung (Radio Frequency Identification) revolutionieren sollen. Künftig wird auf jeder Milchtüte und auf jeder CD ein Chip angebracht sein, der Informationen wie Preis, Hersteller oder gegebenenfalls das Verfallsdatum an einen Empfänger sendet. Derartige Massenprodukte lassen sich nicht herstellen wie ein Pentium 4. Vielmehr ist die Fertigungstechnik der Schlüssel zur Wegwerfelektronik, die in mehreren Hundert Milliarden Stück pro Jahr produziert werden müsste. "Deshalb arbeiten wir auch hier daran, Silizium in nanofeiner Form druckbar zu machen", sagt Anselmann.

Der Start in den Zwergenkosmos ist in Marl also erfolgt. In fünf Jahren, so hat sich Creavis-Chef Gutsch vorgenommen, wollen die Forscher Produkte präsentieren. Spätestens.

Unter einem Dach Wissenschaft Forscher aus Unis und öffentlich geförderten Instituten sollen am Nanotronics Center arbeiten. Kooperationen gibt es schon mit der Uni Erlangen und mit zwei Fraunhofer-Instituten.

Industrie Ist die Entwicklung vorangeschritten, sollen auch Mitarbeiter der Industriepartner vor Ort arbeiten.

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