Werkstoffe der Zukunft: Spezial-LEDs übertragen Daten per Licht

Amerikanische Forscher haben Nanostäbchen-LEDs entwickelt, die dank eines speziellen Aufbaus mit drei Halbleiter-Materialen Licht sowohl abgeben als auch aufnehmen können. Displays könnten sich damit zukünftig selbst aufladen oder Daten per Licht übertragen und empfangen.

(Foto: Sergey Nivens - Fotolia)

Forscher der University of Illinois at Urbana-Champaign haben Nanostäbchen-LEDs entwickelt, die Licht sowohl abgeben als auch einfangen können. Möglich macht das der Aufbau der neuen Erfindung, bei der drei verschiedene Halbleiter-Materialtypen zum Einsatz kommen. Einer davon kann Licht abstrahlen und ebenso absorbieren. Die anderen beiden steuern, den Ladungsfluss. Das erlaubt es der LED, extrem schnell zwischen Emitter und Detektor umzuschalten. Die ­dabei entstehende Frequenz übertrifft die Bild-
wiederholrate gängiger Displays um das Dreifache. Für das menschliche Auge entsteht so der Eindruck, als leuchte ein Bildschirm aus den neuen LEDs durchgehend.

»Diese LEDs sind der erste Schritt, um Displays völlig neue Anwendungen zu ermöglichen und sie über das bloße Darstellen von Information hinaus als interaktive Geräte einzusetzen«, meint Projektleiter Moonsub Shim von der University of Illinois at Urbana-Champaign. Denn die neuen LEDs könnten nicht nur Licht abgeben und einfangen, sondern auch sehr schnell zwischen beiden Modi wechseln. Damit könnte ein Display im Betrieb seine Helligkeit automatisch an die aktuellen Lichtverhältnisse anpassen – und das sogar pixelweise. Vorstellbar wäre es zudem auch, dass sich Handys in Zukunft über ihre Displays selbst aufladen.
Die Forscher haben mit ihren LEDs Pixel-Prototypen gefertigt, die auf nahende Finger reagieren. Somit wären Displays möglich, die auf berührungslose Gesten reagieren. Auch ließen sich intelligente Whiteboards bauen, die auf Laser Pointer ­reagieren. Zudem sind die LEDs in der Lage, Licht in Strom ­umzuwandeln. Shim ist überzeugt, dass sich beispielsweise Smartphones in Zukunft selbst aufladen könnten, ganz ohne zusätzlich verbaute
Solarzellen. Zudem könnte es diese neue LED-Technologie ermöglichen, Daten per Lichtsgnal zu über-tragen und empfangen.
Bis die Technologie wirklich den Alltag erobert, wird es allerdings noch dauern. Die Forscher haben die Entwicklungsmöglichkeiten zunächst nur mit roten LEDs erprobt. Nun arbeiten sie an RGB-Displays mit Pixeln in den drei Grundfarben. Ein weiteres Ziel ist die verbesserte Stromgewinnung. »Wir haben noch viel Arbeit vor uns, ehe sich ein Display völlig selbst mit Strom versorgen kann«, sagt Shim. Das Team geht davon aus, dass es die Fähigkeit seiner Pixel, Umgebungslicht in Strom zu wandeln, steigern kann, ohne dass die LED-Performance darunter leidet.