Die leuchtende Schicht ist dünner als ein menschliches Haar, der Aufdruck lässt sich berührungslos wieder löschen und durch ein anderes Muster ersetzen.

Bild: TU Dresden

Transparente Etiketten Schreiben, lesen und radieren mit Licht

06.02.2019

Dresdner Physikern ist es gelungen, auf völlig neue Art Informationen in transparenten Folien zu speichern. Die unsichtbaren und wiederbeschreibbaren Etiketten enthalten organische Moleküle, die sich durch lokale Bestrahlung mit Licht aktivieren und bearbeiten lassen.

Die Plastikfolien, mit denen Prof. Reineke und seine LEXOS-Gruppe am Institut für Angewandte Physik an der TU Dresden arbeiten, sind mit weniger als 50 µm dünner als ein menschliches Haar. In diese Plastikfolien sind leuchtende organische Moleküle eingebracht, die sich zunächst in einem deaktivierten, dunklen Zustand befinden.

Durch lokale Bestrahlung mit ultraviolettem Licht lassen sie sich jedoch aktivieren und beginnen zu leuchten. Mittels einer Maske oder eines Laserschreibers können auf diese Weise Muster in die Folie geschrieben werden, deren Auflösung die von aktuellen Laserdruckern erreicht. Durch Bestrahlung mit infrarotem Licht lässt sich das aufgedruckte Muster oder die Leuchtschrift jederzeit wieder vollständig aus der Folie entfernen.

Sauerstoff als ausschlaggebender Faktor

Die Funktionsweise dieser wiederbeschreibbaren, transparenten Etiketten basiert auf einem uns lebenswichtigen Molekül: Sauerstoff. Er ist Bestandteil der Folie und raubt den Molekülen zunächst die Lichtenergie. Durch die Bestrahlung mit UV-Licht wird er über eine chemische Reaktion aus der Folie entfernt. Dadurch können die Moleküle an den so behandelten Stellen ungestört leuchten.

Wird die Folie im Anschluss mit infrarotem Licht bestrahlt, erhöht sich ihre Temperatur und gleichzeitig ihre Sauerstoffdurchlässigkeit. Damit wird die ursprüngliche Sauerstoffkonzentration wiederhergestellt, die organischen Moleküle werden wieder inaktiv.

Neue Möglichkeiten für den Fälschungsschutz

Die Folien lassen sich in jeder Größe herstellen. Auch die geringen Materialkosten von unter zwei Euro pro Quadratmeter versprechen vielfache Anwendungsmöglichkeiten. Informationen wie Barcodes, Produktnummern oder Adressen lassen sich gezielt verbergen und nur bei Bedarf auslesen. Gleichzeitig bieten die unsichtbaren Etiketten auch neue Möglichkeiten der Dokumentbeglaubigung und der Fälschungssicherheit.

Für Reineke ergibt sich daraus ein ganz neues Forschungsfeld: „Diese unsichtbaren und wiederbeschreibbaren Etiketten können vielseitig und mit einem minimalen Materialeintrag eingesetzt werden. Wir können sie deutlich dünner als heutige Barcode-Aufkleber herstellen. Sie stellen eine Alternative zu vielen übertechnisierten Lösungen zum Informationsaustausch in unserem Alltag dar.“

Am Ort der Information würde Elektronik laut Reineke dadurch überflüssig. Die Weiterentwicklung dieser Systeme eröffne ein breites und neues Forschungsfeld, „wo Materialentwicklung, Prozesstechnik und Grundlagenforschung in einer facettenreichen und interdisziplinären Art zusammenkommen“, so der Gruppenleiter weiter.

Über die LEXOS-Gruppe

Die Light-Emitting-and-eXcitonic-Organic-Semiconductor-Gruppe (LEXOS-Gruppe) ist Teil des Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) und des Instituts für Angewandte Physik der TU Dresden und wird von Reineke geleitet. Ein Forschungsfokus der Gruppe ist die Untersuchung von exzitonischen und lumineszenten Systemen auf Basis organischer und organisch-hybrider Materialien.

Ein aktuelles Beispiel ist die Erforschung organischer Bilumineszenz, bei der die Luminophore sowohl Fluoreszenz als auch Phosphoreszenz bei Raumtemperatur zeigen. Des Weiteren verüfgen die LEXOS-Mitglieder über langjährige Erfahrung in Forschung und Entwicklung von organischen Leuchtdioden (OLEDs). Die momentanen Forschungsaktivitäten auf diesem Gebiet umfassen Bauteilentwicklung, Bauteil-Optik, Ladungsträgertransport- und Rekombinationsstudien, Untersuchungen zur Langzeitstabilität, Materialentwicklung und Bauteilintegration.

Die Arbeit des Teams von der TU Dresden ist im Original im Online-Journal Science Advances erschienen:

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Bildergalerie

  • Mehrfaches Wiederbeschreiben eines Etiketts: Die durch UV-Licht eingeschriebenen Strukturen können durch Infrarotlicht wieder gelöscht werden.

    Bild: TU Dresden

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