Forscher haben eine Beschichtung hergestellt, die mit UV-Licht beschreibbar ist und deren Schrift sich unter Luftsauerstoff wieder auslöscht. Dazu nutzten die Wissenschaftler um Yadong Yin von der University of California, Riverside (USA) die Halbleitereigenschaften von Titandioxid aus: Nanokristallines Titandioxid verändert sich unter Einstrahlung von Licht im Ultravioletten (UV). Durch die Lichtanregung wechseln die Titanatome ihre elektrische Ladung, und der vorher transparente Film wird dunkelblau bis schwarz. Der Farbwechsel dauert aber nicht an, denn Luftsauerstoff sorgt für eine direkte Rückoxidation. Durch bestimmte Zusatzstoffe verlängerten die Wissenschaftler nun die Einfärbung. Dafür dotierten sie die Nanokristalle mit Stickstoff, den sie aus Harnstoff gewannen, und bauten Diethylengylcol ein. Dieses diente als ungiftiges Lösungsmittel und spielte für den Farbumschlag sogar eine entscheidende Rolle, da es überschüssige Ladung auffing und somit die Rückoxidation in den transparenten Zustand verzögerte. Aufgetragen auf Glas oder Papier bildeten die Nanokristalle eine gleichmäßige Beschichtung, die mit UV-Licht beschreibbar war. Dafür reichte eine 30-sekündige Beleuchtung mit einer Lichtquelle im Wellenlängenbereich unter 400 Nanometer aus. Für das Beschreiben gab es zwei Optionen: Zum einen erzeugten die Forscher ein Schriftbild, indem sie ein Stück beschichtetes Papier oder Glas wie bei einem Fotodruck durch eine Fotomaske beleuchteten. Die andere Möglichkeit war das Freihand-Schreiben mit einem Laserstift. In beiden Fällen entstand ein kontrastreiches Muster, das mehrere Stunden stabil war und dann entweder durch Erhitzen gelöscht wurde oder langsam durch den Luftsauerstoff verblasste. Durch einen Schutzüberzug aus einem ungiftigen Polymer könne der Fortbestand der Schrift auch verlängert werden.
Ein großer Vorteil des Systems ist die Wiederverwendbarkeit. In der Studie waren bis zu 50 Schreib-Lösch-Zyklen ohne nennenswerten Kontrastverlust möglich. Anwendungen seien daher besonders in Bereichen sinnvoll, in denen wiederverwendbare Oberflächen gefragt sind, wie zum Beispiel bei Tagesetiketten, auf Hinweisschildern, in der Datenspeicherung oder der Sensorik. Die Studie wird in der Zeitschrift Angewandte Chemie vorgestellt.
Autor(en): wi
