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Nov 10, 2023

Smarte OLED-Tattoos: Ingenieure erschaffen Licht

Von University College London, 26. Februar 2021 OLED-Tattoo-Geräte. Kredit:

Von University College London, 26. Februar 2021

OLED-Tattoo-Geräte. Bildnachweis: Barsotti – Italienisches Technologieinstitut

Wissenschaftler am UCL und am IIT – Istituto Italiano di Tecnologia (Italienisches Institut für Technologie) haben ein temporäres Tattoo mit Licht emittierender Technologie geschaffen, das in Fernseh- und Smartphone-Bildschirmen verwendet wird, und damit den Weg für eine neue Art von „intelligentem Tattoo“ mit einer Reihe von Möglichkeiten geebnet Einsatzmöglichkeiten.

Die Technologie, die organische Leuchtdioden (OLEDs) verwendet, wird auf die gleiche Weise angewendet wie Wassertransfer-Tattoos. Das heißt, die OLEDs werden auf temporärem Tattoo-Papier hergestellt und durch Andrücken und Betupfen mit Wasser auf eine neue Oberfläche übertragen.

Die Forscher, die den Prozess in einem neuen Artikel in der Fachzeitschrift „Advanced Electronic Materials“ beschrieben haben, sagen, dass er mit anderer Tätowierelektronik kombiniert werden könnte, um beispielsweise Licht auszusenden, wenn ein Sportler dehydriert ist oder wenn wir aus der Sonne raus müssen Sonnenbrand vermeiden. OLEDs könnten auf Verpackungen oder Früchten tätowiert werden, um zu signalisieren, dass ein Produkt sein Verfallsdatum überschritten hat oder bald ungenießbar wird, oder in Form von leuchtenden Tätowierungen für die Mode verwendet werden.

Professor Franco Cacialli (UCL Physics & Astronomy), leitender Autor des Papiers, sagte: „Die tätowierbaren OLEDs, die wir zum ersten Mal demonstriert haben, können in großem Maßstab und sehr kostengünstig hergestellt werden. Sie können mit anderen Formen der Tätowierelektronik kombiniert werden.“ Die Einsatzmöglichkeiten sind sehr vielfältig: In der Mode etwa für leuchtende Tattoos und leuchtende Fingernägel, im Sport in Kombination mit einem Schweißsensor, der Dehydrierung signalisiert.

„Im Gesundheitswesen könnten sie Licht aussenden, wenn sich der Zustand eines Patienten ändert – oder, wenn das Tattoo in die andere Richtung in die Haut gedreht wurde, könnten sie möglicherweise mit lichtempfindlichen Therapien kombiniert werden, um beispielsweise Krebszellen anzugreifen.“

„Unsere Proof-of-Concept-Studie ist der erste Schritt. Zu den zukünftigen Herausforderungen wird es gehören, die OLEDs so weit wie möglich zu verkapseln, um zu verhindern, dass sie sich durch Kontakt mit Luft schnell verschlechtern, sowie die Integration des Geräts in eine Batterie oder einen Superkondensator.“

OLED-Tattoo. Bildnachweis: Barsotti – Italienisches Technologieinstitut

Das von den Forschern entwickelte OLED-Gerät ist insgesamt 2,3 Mikrometer dick (weniger als ein 400stel Millimeter) – etwa ein Drittel der Länge eines einzelnen roten Blutkörperchens. Es besteht aus einem elektrolumineszierenden Polymer (einem Polymer, das Licht emittiert, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird) zwischen den Elektroden. Zwischen den Elektroden und dem handelsüblichen Tätowierpapier wird eine Isolierschicht angebracht.

Das lichtemittierende Polymer ist 76 Nanometer dick (ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter) und wurde mit einer Technik namens Spin-Coating hergestellt, bei der das Polymer auf ein Substrat aufgetragen wird, das mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wodurch ein extrem dünnes und gleichmäßiges Ergebnis entsteht Schicht.

Nachdem die Technologie entwickelt war, brachte das Team die tätowierbaren OLEDs, die grünes Licht ausstrahlten, auf eine Glasscheibe, eine Plastikflasche, eine Orange und eine Papierverpackung an.

Der leitende Autor Professor Virgilio Mattoli, Forscher am Italian Institute of Technology, sagte: „Tätowierungselektronik ist ein schnell wachsendes Forschungsgebiet. Am Italian Institute of Technology haben wir bereits Pionierarbeit bei der Entwicklung von Elektroden geleistet, die wir auf die Haut von Menschen tätowiert haben und die für die Durchführung von Übungen verwendet werden können.“ Diagnosetests wie Elektrokardiogramme. Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass sie kostengünstig, einfach anzuwenden und zu verwenden ist und sich leicht mit Wasser und Seife abwaschen lässt.“

Vor 20 Jahren wurden OLEDs erstmals in einem Flachbildfernseher eingesetzt. Zu den Vorteilen der Technologie gehört, dass sie auf flexiblen, biegsamen Oberflächen eingesetzt werden kann und aus flüssigen Lösungsmitteln hergestellt werden kann. Das bedeutet, dass sie druckbar sind und eine kostengünstige Möglichkeit bieten, maßgeschneiderte neue OLED-Designs zu erstellen.

Referenz: „Ultrathin, Ultra-Conformable, and Free-Standing Tattooable Organic Light-Emitting Diodes“ von Jonathan Barsotti, Alexandros G. Rapidis, Ikue Hirata, Francesco Greco, Franco Cacialli und Virgilio Mattoli, 25. Januar 2021, Advanced Electronic Materials.DOI : 10.1002/aelm.202001145