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Von Sonne, Mond und Feuer zu ultra-modernen Halbleitern: Unsere Zukunft in neuem Licht

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Von Sonne, Mond und Feuer zu ultra-modernen Halbleitern: Unsere Zukunft in neuem Licht

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Denis Loctier (euronews): “Von Sonne, Mond und Feuer zu ultra-modernen Halbleitern: Die Geschichte der Menschheit ist gebunden an das “Licht”. In

Denis Loctier (euronews): “Von Sonne, Mond und Feuer zu ultra-modernen Halbleitern: Die Geschichte der Menschheit ist gebunden an das “Licht”. In dieser Sendung von Futuris treffen wir Wissenschaftler und Ingenieure, die unsere Zukunft “erhellen”.

Meinung

Licht ist das, was die Kinder als Erstes wahrnehmen. Etwas passiert, wenn sie damit spielen. Sie fassen es an, es leuchtet. Licht ist sehr einprägsam und leicht verständlich.

Ewiger Sonnenschein mit Deeplite


Sonnenlicht hat einen positiven Effekt auf unser Wohlbefinden. Egal, wo wir uns befinden, Sonnenschein tut uns gut. In Räumen ohne Fenster fühlen wir uns unwohl. In diesem Strahlentherapie-Raum in Mailand gibt es kein Fenster. Draußen regnet es. Was wir sehen ist eine realistische Imitation des Sonnenlichts.

Sehen Sie, wie anders der Raum ohne das Licht aussieht.

*Piero Picozzi*, Neurochirurg in Mailands Humanitas Forschungskrankenhaus:
“Das ist ein wegen der Strahlung abgeschlossener, geschützter Raum. Das kann dazu führen, dass Patienten Platzangst bekommen. Dieses Fenster schafft ein realistische Imitation des Lichtes, wie ein echtes Fenster. Dadurch werden die Patienten entspannter und ruhiger, wenn sie in den Raum kommen.”

Das CoeLux-Gerät in Aktion

Hier ist das optische System, das hinter dem Fenster steckt. Noch ist es recht groß und kostet durchschnittlich so viel wie ein Auto. Dank eines europäischen Forschungsprojektes== verbraucht es aber nur 300 Watt Energie, es hat schon mehrere Auszeichnungen gewonnen.

Paolo Di Trapani, Professor für Optik an der Universität von Insubria und Gründer und CEO von CoeLux:
“Wie machen wir ein virtuelles Fenster? Dieses Gerät basiert auf einem LED Projektor, der alle spektralen Eigenschaften des Sonnenlichts besitzt. Er schafft einen schmalen Lichtkegel mit realen Schatten. Mit seinen optischen Systemen vermittelt dieses Gerät dem Betrachter den Eindruck des Himmels und der fernen Sonne. Als nächstes möchten wir ein wesentlich kompakteres Modell entwickeln, das dann auch in Fahrstühlen, in Schiffskabinen, in Zügen und in Flugzeugen – kurz: überall – eingebaut werden kann!”

Naturgetreue Reproduktion des Sonnenlichtes


Künstler kennen die optischen Effekte des Sonnenlichts auf Oberflächen. Will man sie also naturgetreu reproduzieren, dann müsste man sie genau analysieren. Wie entsteht die richtige Farbe? Professor Di Trapani gelang es, den atmosphärischen Prozess, der unseren Himmel blau macht, nachzustellen:

“Die Erdatmosphäre enthält Gasmoleküle, die sich bewegen. Dadurch entstehen Schwankungen der Dichte, bei extrem kleinen Maßstäben im Nanometer-Bereich. Wir modellieren diese Schwankungen mit Nanopartikeln nach. Es ist eine hochkonzentrierte Dispersion von winzigen Kügelchen und einem etwas höheren Brechungsindex als das Wasser. Lassen Sie uns diese ins Wasser gießen!”

Der blaue Teil des Spektrums verteilt sich, deshalb wird das Wasser blau. Das rote und gelbe gehen hindurch. Das ist der Grund, warum wir unsere weiße Sonne durch die Atmosphäre gelb wahrnehmen.

Im “Fenster”-Apparat steckt das selbe Prinzip, wobei dort die Nanopartikel in transparentem Plastik und nicht im Wasser fixiert sind.

Professor Paolo Di Trapani erklärt das Ziel des Projekts:
“Unsere Technologie ist nicht, künstliches Licht herzustellen, sondern ein Fenster. Ein Fenster, das die Unendlichkeit des Raumes nachahmt. Den Raum, den die Menschen seit Jahrtausenden kennen.”

Für die Erfinder ist es eine neue Philosophie der Innenbeleuchtung. Doch anders als herkömmliche Lampen schaffen diese Fenster künstliches Tageslicht: eine Illusion, die per Schalter ausgeknipst werden kann.

Flexible Elektronik für eine erhellte Zukunft: OLEDs

Denis Loctier (euronews):
“Normale LEDs haben viele Vorteile, vor allem sind sie hell und leistungsstark. Aber sogenannte organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, haben einzigartige Eigenschaften, die völlig neue Möglichkeiten eröffnen.”

Wir sind im Holst Center im niederländischen Eindhoven Dort treffen Industriedesigner auf Materialforscher. Sie tauschen sich aus, wie man flexible elektronische Komponenten, wie OLEDs, in neuen Produkten nutzen kann.

Erik Tempelman, außerordentlicher Professor für Design Engineering an der Technischen Universität und Projektkoordinator von Light.Touch.Matters erklärt:
“Man kann das Problem von zwei Seiten beleuchten. Die Materialforscher arbeiten von unten nach oben, von der Physik über die Mechanik zum Produkt. Die Designer überlegen sich, wie etwas sinnvoll für einen Nutzer ist, oder warum es jemandem Spaß machen würde, etwas zu nutzen.”

Leuchtende Tischdecken für mehr Zauber beim Essen


In der Gesundheitsfürsorge für Kinder kann die intelligente, flexible Elektronik besonders nützlich sein. Die Lämpchen in diesem Tischtuch geben Tellern und Mahlzeiten einen Hauch von “Magie”.

Designerin Hanne-Louise Johannesen von Diffus Design beschreibt die Idee hinter der “leuchtenden Tischdecke”:
“Wir haben Ärzte gefragt: Was ist das größte Problem mit Kindern, die sich im Krankenhaus aufhalten müssen? Wir haben mit der Onkologie-Abteilung gesprochen. Eines der größten Probleme ist die Appetitlosigkeit der Patienten. Aber sie müssen essen um zu genesen. Das war die Idee: Ein bißchen mehr Zauber beim Essen.”

Designer Michel Guglielmi, von “Diffus Design” führt weiter aus:
“Das ist tradionelle Stickerei-Technik, die seit Jahrtausenden bekannt ist. Wir haben die hier angewandt, damit wir Strom von einem zu nächsten Punkt leiten können.”

Globuddies: Interaktive Armbänder für Kinder


Ein weiteres Beispiel: Ein Spielzeug-Armband. Es wird lebendig, wenn man es berührt. Eine hübsche Methode, um Kinder von unangenehmen Behandlungen beim Arzt abzulenken.

Der Designer László Herczeg von “Fuelfor” erklärt die Funktionsweise:
“Licht ist das, was die Kinder als Erstes wahrnehmen – etwas passiert, wenn sie damit spielen. Sie fassen es an, es vibriert, aber es leuchtet auch. Licht ist sehr einprägsam und leicht verständlich.”

Leuchtende, sensorische Handschuhe


Erwachsene schätzen diesen sensorischen Handschuh. Er hilft Patienten, eine verletzte Hand zu trainieren. Die flexiblen Leuchten unterstützen beim Üben.

Dario Presti, Elektroingenieur bei Grado Zero Espace betont die Vorteile des “leuchtenden Handschuhs”:
“Dieser leuchtende Teil gibt Feedback, ob der Patient die Übung richtig oder falsch macht. Die Teile auf den Fingern leuchten, wenn man sie bewegt.”

Im Gegensatz zu LEDs, die gebündelte Punkte grellen Lichts machen, erscheinen die organische Leuchtdioden als schön leuchtende Oberflächen.
Das Problem mit OLEDs: Sie werden in Vakuumverdampfern hergestellt. Das ist kostspielig und aufwändig. Doch diese europäischen Wissenschaftler experimentieren mit einer neuen Technologie: Sie drucken OLEDs auf Rollen, die an Tapete erinnern.

OLED-Drucker: Silberfarbe druckt Stromkreise auf transparenten Film


Materialwissenschaftler Pim Groen vom Holst Center und Professor für intelligente Materialien an der Technischen Universität Delft erklärt:
“Sie sind sehr flexibel. Und innerhalb der nächsten Jahre sollen die OLEDs so zerknittert werden können, wie ein Handtuch. Sie sollen sie einwickeln können, in Ihre Hosentasche packen, wieder herausholen und dann haben Sie Ihre Lichtquelle! Wir versuchen diese OLEDs leichter herzustellen, mit einer Art Drucker, damit wir sie so einfach machen können wie das Drucken einer Zeitung.”

Dieser Prototyp druckt mit Hilfe von Silberfarbe Stromkreise auf einen durchsichtigen Polymerfilm. Um den Prozess zu beschleunigen, trocknet die Maschine die feuchte Farbe mit Blitzleuchten.

Materialwissenschaftler Robert Abbel vom Holst Center erklärt:
“Wenn ich da so drüber gehe, kann ich die verschmieren. Wir nutzen hier diese Maschine, damit das Silber auf die Weise für sehr kurze Zeit zu sehr hohen Temperaturen erwärmt wird. Und dann, wenn ich dann hier wieder drüber gehe, dann ist das ganze also trocken hier anfasse, verschmiere ich es. “

Das kann die unterste Schicht für eine großflächige OLED werden. Sie würde weitere Schichten mit verschiedenen Chemikalien benötigen, um zu leuchten. Die Forschungen in diesem Bereich gehen weiter.

Denis Loctier (euronews):
“Neue Lichttechnologien schaffen Komfort und hervorragende Möglichkeiten für die Unterhaltungselektronik. Aber die Perspektiven sind viel breiter – auch in traditionellen Bereichen. Wie sicher sind beispielsweise unsere Agrarprodukte? Ein neues Werkzeug wirft etwas Licht auf dieses Problem.”

Safetypack: Eine sichere Mahlzeit

Die italienische Region “Veneto” ist bekannt für ihren Wein und Käse. Diese alteingesessene Firma produziert Mozzarella und andere Milchprodukte. Der Käse wird mit einem speziellen Mix aus atmosphärischen Gasen verpackt, so dass der Käse nicht verdirbt.

Lorenzo Brugnera, Präsident von der italienische Firma “Latteria di Soligo”:
“Es gibt verschiedene Parameter, die wir beachten müssen. Einer von ihnen das Sauerstoff-Niveau. Er sollte unter fünf Prozent liegen. Wir kontrollieren das derzeit stichprobenartig, per Hand.”

Sichere Verpackung, zu 100 Prozent getestet


So wird es gemacht: Eine Zufallsprobe wird mit einer Nadel durchbohrt. Die Probe zeigt das Sauerstoff-Niveau, aber das Produkt muss neu verpackt werden. Gibt es eine bessere Option? Ja, denn es existiert bereits ein funktionierender Prototyp:

Paolo Tondello, ein Elektro-Ingenieur und CEO von “L pro”:
“Die Verpackung kommt auf einem Band an und wird in das Gerät geschleust. Dort wird es gelasert, der Laser misst das Sauerstoff-Niveau im Beutel. Das Licht geht durch die Verpackung, trifft auf die Sauerstoffmoleküle und das gibt uns eine Anzeige des Sauerstoffgehalts. Nichts wird zerstört, es gibt keine Berührung, es ist rein optisch.”

In diesem chemischen Labor wird das neue Laser-Werkzeug getestet:
Es funktioniert mit jeder nicht-metallischen Behälter. Der schwache Laser zerstört weder den Beutel noch die Nahrung. So können alle Produkte kontrolliert werden, und nicht nur einzelne.

*Luca Poletto*, Wissenschaftler am Institut für Photonik und Nanotechnologie und “Safetypack”-Projektkoordinator erklärt:
“Um die Gase zu unterscheiden, durchleuchten wir sie mit Laser auf einer Wellenlänge, die nur von einem bestimmten Gas absorbiert wird. Dann messen wir, wie viel Licht absorbiert wird und finden so die Konzentration und den Druck von diesem speziellen Gas innerhalb der Packung.”

Die Laser-Probe wird nun in zwei Lebensmittelbetrieben ausprobiert. Wissenschafler bestätigen, dass große Nahrungsmittelproduzenten an der Technologie interessiert sind.

*Paolo Tondello*, Elektro-Ingenieur und CEP von “L pro”:
“Die Industrie wird diese Technologie annehmen. Damit kann man zu 100 Prozent die Produkte kontrollieren und eine höhere Lebensmittelsicherheit erreichen.”

Vom Komfort von menschen-erschaffenen Sonne, über bessere Gesundheit und Sicherheit für alle – gute Ideen europäischer Wissenschaftler geben uns einen Ausblick auf unsere Zukunft in neuem Licht.