Feature Stories - Europa leistet Forschung auf Weltklasseniveau: Die neue elektronische Revolution verläuft "organisch"
Organische und großflächige Elektronikanwendungen (Organic and large-area electronics, OLAE) basieren auf Materialien und Bauelementen, die aus elektrisch leitfähigen organischen Molekülen auf Kohlenstoffbasis aufgebaut sind. Da sie leichter, flexibler und kostengünstiger als anorganische Leiter wie etwa Kupfer oder Silizium sind, stellen sie für viele Anwendungsfälle in der Elektronik eine brauchbare Alternative dar. Möglicherweise noch bedeutender ist die Tatsache, dass ihre einzigartigen Eigenschaften Chancen auf viele neue Anwendungen eröffnen, die mit den standardgemäßen anorganischen Materialien schlicht unmöglich wären. Organische Elektronik könnte den Durchbruch für intelligente Verpackungen, kostengünstige Radiofrequenz-Identifikationstransponder (RFID), zusammenrollbare Displays, flexible Solarzellen, Einmal-Diagnosegeräte und gedruckte Batterien bedeuten. "Organische und großflächige Elektronik ist äußerst vielfältig anwendbar ... wir kratzen derzeit wahrscheinlich nur an der Oberfläche dessen herum, wozu organische Elektronik in der Lage ist. Und außerdem sind OLAE-Materialien kostengünstiger in der Herstellung und umweltfreundlicher als die herkömmliche Elektronik", erläutert Herman Schoo, Forschungsgruppenleiter bei der niederländischen Forschungsorganisation TNO. Dr. Schoo koordinierte das Polymap*-Projekt, mit dessen Hilfe die Mittel für die OLAE-Forschung verteilt und innerhalb der europäischen Forschungsgemeinschaft so effektiv wie möglich eingesetzt werden sollen. Das Projektteam konnte mit 600.000 EUR Fördermitteln von der Europäischen Kommission dazu beitragen, ein ERA-NET Plus-Netzwerk zu etablieren. Hier wird die Zusammenarbeit aufgebaut und werden die Finanzierungsquellen von nationalen Regierungen und regionalen Organisationen koordiniert. Die Forscher erstellten außerdem eine Online-Datenbank, um die neuesten Informationen aus der OLAE-Forschung zu verwalten, und boten Unterstützungs- und Trainings-Workshops für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) an, die auf diesem technologischen Gebiet aktiv sind. Die häufigste kommerzielle Anwendung dieser Technik sind die sogenannten organischen Leuchtdioden (Organic light-emitting diodes, OLED). Sie stecken hinter den hellen, ultrastarken Kontrast bietenden Bildschirmen portabler High-End-Geräte und ersetzen in zunehmendem Maße anorganische LEDs und Standardbeleuchtungen in Wohnungen und öffentlichen Gebäuden. Aber auch andere organische elektronische Materialien werden in flexiblen Displays und als "elektronisches Papier," als "intelligentes Glas", das per Knopfdruck von transparent zu opak wechseln kann, für neue Typen von Halbleitern, für ultradünne gedruckte Batterien, für intelligente Kleidung und für flexible Photovoltaikmodule verwendet, mit denen ganze Gebäude gedeckt werden können. Ein großer Teil der bahnbrechenden Arbeit zur organischen Elektronik geht auf das Konto europäischer Forscher, seit im Jahre 1862 Henry Letheby, ein britischer analytischer Chemiker, durch anodische Oxidation von Anilin in Schwefelsäure ein teilweise leitfähiges organisches Materials schuf. Heute arbeiten innovative europäische Unternehmen wie Nanoident, PolyIC, Polymer Vision und Philips an Bauelementen, während die führenden Materiallieferanten wie Degussa und Merck aktiv in Forschung und Entwicklung einbezogen sind. "Europa - und insbesondere die europäischen Universitäten und Hochschulen - tragen weiterhin führend zur Forschung und Entwicklung in der organischen Elektronik bei. Wir wollen sichern, dass wir unsere Wettbewerbsfähigkeit auf diesem Gebiet erhalten und weiter stärken können", betont Dr. Schoo. Die Anstrengungen des Teams wurden eng mit drei anderen EU-finanzierten Projekten des OLAE-Bereichs koordiniert: Opera, Prodi und Polynet. Insgesamt werden die vier Projekte die "Quadriga"-Projekte genannt. "Wir begannen damit, die Finanzierung der OLAE-Forschung in ganz Europa zu analysieren und stellten - nicht ganz überraschend - fest, dass sie sehr zerstückelt ist und es nur sehr wenig bis gar keine Koordination zwischen den Forschungsprogrammen der verschiedenen Länder und Organisationen gab. Oft fanden wir heraus, dass Geld in mehr als einem Land in die gleiche Art von Forschung investiert wurde - und das ist einfach nicht effektiv, es bedeutet schlicht, das Geld zum Fenster hinauszuwerfen", urteilt Dr. Schoo. Das Polymap-Team wollte diese Mehrfachforschung durch eine bessere Koordinierung und Zusammenarbeit zwischen Forschern und Finanzierungsprogrammen reduzieren. "Sicher ist es besser, die Ressourcen in Projekten zu bündeln, die Resultate von Weltklasse erbringen, als wenn bei vielen einander überschneidenden Projekten nur mittelmäßige Ergebnisse herauskommen", betont der Polymap-Koordinator. Das OLAE + ERA-Net Plus-Netzwerk leistete einen wichtigen Beitrag zum verbesserten Einsatz von Ressourcen. Es startete unter Beteiligung von acht Ländern, wird weiter wachsen und verfügt über rund 18 Millionen EUR Finanzmittel aus nationalen Forschungsprogrammen, wozu auch 6 Millionen EUR von der Europäischen Kommission zählen. Das Geld wird zur Finanzierung der gesamteuropäischen OLAE-Forschung führender Forschergruppen eingesetzt. Inzwischen hat sich das Polynet-Team außerdem auf die Unterstützung der KMU des Technologiebereichs konzentriert, um deren Position im OLAE-Sektor zu stärken, oder ihnen eine erstmalige Eroberung des Gebiets zu ermöglichen. Man organisierte eine Reihe von Workshops und stellte Technologie und Schulungen zur Verfügung sowie leitete die Firmen dabei an, wie Zugang zu öffentlichen und privaten Finanzmitteln zu finden ist. Die Polymap-Onlinedatenbank (Polymap online database), eine offene Webseite im Stil der Wikipedia, die nun von der Organic and Printed Electronics Association (OE-A) gewartet wird, wurde in erster Linie gestartet, damit KMU einfachen Zugriff auf die neuesten Informationen aus der OLAE-Forschung bekommen, da diese kleineren Unternehmen möglicherweise nicht über die Ressourcen verfügen, um diese selbst zu entdecken. "Auch wenn ein Großteil der OLAE-Forschung in Europa an den Hochschulen durchgeführt wird, spielen die KMU dennoch eine wichtige Rolle", stellt Dr. Schoo klar. "Entscheidend dabei ist, dass die Hürden für den Einzug in die OLAE-Industrie nicht ganz so hoch wie bei der traditionellen Elektronik sind. Auch sind die Gründungskosten deutlich geringer als die Milliarden, die zum Beispiel zur Errichtung einer Fabrik zur Fertigung von Bauelementen auf Siliziumbasis erforderlich sind." Organische elektronische Bauelemente werden meist mit Hilfe von Druck- oder Beschichtungsverfahren hergestellt, bei denen relativ preiswerte Anlagen zum Einsatz kommen und vergleichsweise wenig Energie verbraucht wird, so dass OLAE-Bauelemente nicht nur kostengünstig, sondern auch umweltfreundlicher sind. Nach Dr. Schoos Ansicht sollten die zur Koordinierung der Forschungsförderung unternommenen Anstrengungen, wie sie im Polymap-Projekt durchgeführt wurden, Europa dabei unterstützen, den Wettbewerbsvorteil im Punkt OLAE-FuE zu bewahren, aber die größte Herausforderung bleibe die kommerzielle Umsetzung der europäischen OLAE-Technologie. Derzeit arbeiten nur rund 25% der großen Unternehmen weltweit, die gedruckte Transistoren und Speicher fertigen, die entscheidend für die Zukunft der organischen und großflächigen Elektronikanwendungen sind, überhaupt in Europa. "Man muss nur eine Konferenz besuchen oder einen Blick in eine wissenschaftliche Fachzeitschrift werfen und schon sieht man, dass die großen Fortschritte in der Forschung auf diesem Gebiet in Europa stattfinden", sagt Dr. Schoo. "Andererseits tut die Industrie einfach noch nicht genug ... aber es ist immer noch Zeit, um das zu ändern." Polymap erhielt Forschungsmittel innerhalb des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Kommission (RP7). * "Technology roadmap of processes and materials for organic electronics" Nützliche Links: - Website "Technology roadmap of processes and materials for organic electronics" - Polymap-Factsheet auf CORDIS Weiterführende Artikel: - EU-finanziertes Team testet neues Halbleitermaterial - Neue Möglichkeiten durch organische Nanodrähte