uni ulm intern Nr.: 243   Februar 2001



Paradox mit Perspektiven

Descartes-Preis für Ulmer Chemikerteam und einen Kunststoff-Mikrochip

Drei Deutsche waren unter den 22 Forschern, die im November letzten Jahres den im Jahr 2000 erstmals verliehenen, mit 600.000 Euro (rund 1,3 Millionen Mark) dotierten Descartes-Preis der Europäischen Union entgegennahmen. Alle drei sind Chemiker. Alle drei arbeiten an der Universität Ulm. Prof. Dr. Peter Bäuerle, Leiter der Abteilung Organische Chemie II, und seine Mitarbeiter Dr. Günther Götz und Dr. Elena Mena-Osteritz haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern in Holland, England und Dänemark einen Mikrochip aus leitfähigem Kunststoff entwickelt und damit den Sprung in ein Forschungsgebiet geschafft, auf dem in naher Zukunft revolutionäre Entwicklungen erwartet werden. Mit dem Descartes-Preis zeichnet die Europäische Union Forschungsarbeiten aus, die in internationalem Teamwork entstanden sind. Die Preissumme, die von der Europäischen Kommission zur Verfügung gestellt wird, ist forschungsgebunden. In der 2000er Ausschreibungsrunde waren drei von insgesamt 100 eingereichten Projekten prämiiert worden.
Mikroelektronik und Plastik - ein technologisches Traumpaar. Leicht, beständig, einfach formbar und preiswert, wären Kunststoffe prädestiniert zur Anwendung als Halbleiter in der Mikrotechnik. Nur, daß sie typischerweise perfekte Isolatoren sind und nicht die Halbleitereigenschaften von Silizium besitzen. Das paradoxe Kunststück, Kunststoffe zu (Halb-)Leitern umzufunktionieren, gelang erstmals 1977 den Amerikanern Alan Heeger und Alan Mac Diarmid und dem Japaner Hideki Shirakawa. Es brachte ihnen 23 Jahre danach den 2000er Chemie-Nobelpreis und der anwendenden Industrie die Vision der »Plastronics«, einer molekularen Elektronik. Preiswerte Plastiktransistoren und -schaltkreise könnten die konventionellen Siliziumchips ablösen. Solarzellen, Laser und Licht emittierende Displays aus Polymerfilmen werden bald den Markt erobern.
 

E-tiketten und Plastikbriefmarken

Die ersten Schritte in Richtung Molekularelektronik sind Bäuerle und Mitarbeiter in den letzten Jahren gegangen. In Kooperation mit der Firma Philips, Eindhoven (Holland), der Technischen Universität Eindhoven, der Universität Cambridge (England) und dem RISÖ National Laboratory Kopenhagen, Dänemark, unterstützt von der Europäischen Union im Rahmen des »Esprit«-Programms (Projektnummer 24793), arbeiteten sie seit Oktober 1997 an der Entwicklung neuartiger selbstorganisierender Kunststoffmoleküle mit Halbleitereigenschaften, die bei einer Frequenz von 50 kHz einsatzfähig und, in Großserie produziert, wesentlich preisgünstiger als die Transistoren der herkömmlichen Silizium-Technologie sein sollten. Heraus kam eine neue Familie organischer Poly- und Oligothiophene, exakt zugeschnitten auf die Herstellung flexibler, biegbarer, billiger Polymerchips. Die ersten Anwendungen dieser hochtechnologischen Billigware könnten uns bald allerorten begegnen: im Laden als Etiketten, die über kontaktlose Radiofrequenz-Identifizierung funktionieren, und vielleicht sogar auf der Post als elektronische Briefmarken. Einstweilen werden in Eindhoven einerseits die Transistoren und Schaltkreise weiter auf Stabilität und schnelle Schaltzeiten getrimmt, andererseits die Herstellungsverfahren optimiert. Die Holländer haben neulich einen kleinen flexiblen Computerbildschirm gebaut - LED-Display und Steuerelektronik »100% Plastik«.

Esprit 24793 wurde im September letzten Jahres abgeschlossen, das Projekt »Plastikchip« aber soll in Ulm fortgesetzt werden. Zur Zeit laufen Verhandlungen mit verschiedenen Firmen. Für Bäuerle und Mitarbeiter geht es darum, die halbleiterfähigen Kunststoffe weiter chemisch so zu verändern, daß sich die Beweglichkeit der Ladungen im Polymer und damit das Halbleiterverhalten der polymeren Halbleiter weiter verbessert, ohne daß Löslichkeit und gute Verarbeitungseigenschaften leiden.