Umweltfreundliche LED: Proteine ersetzen Seltene Erden

Umweltfreundliche LED: Proteine ersetzen Seltene Erden

von Wolfgang Kempkens

Seltene Erden haben die derzeitige LED-Technik möglich gemacht. Nun können Forscher sie durch Proteine ersetzen.

Mensch und Tier können ohne Proteine nicht leben. Diese Eiweiße sind für eine Vielzahl von Funktionen nötig: Für den Aufbau von Zellen und Muskeln, die Bildung von Hormonen, die Übertragung von Nervenimpulsen oder den Aufbau von Antikörpern.

Künftig könnte auch die Elektronikindustrie an Proteinen nicht vorbeikommen. Denn mit ihnen lassen sich Leuchtdioden herstellen, die ohne teure Seltene Erden auskommen.

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Die Strahlkraft von weißen LED war bislang das Problem: Schon bei konventionellen Leuchtdioden muss eine blaue LED mit einer dünnen Schicht aus einem Seltenerdmetall überzogen und dieses wiederum mit Phosphor abgedeckt wird, damit sich das blaue in weißes Licht verwandelt.

Von allen Farben eignet sich dazu nur das blaue Licht – weshalb dessen Entdecker im vergangenen Jahr auch mit dem Physik-Nobelpreis geehrt wurde.

Forscher an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben jetzt LED ohne Seltene Erden entwickelt, die mit phosphoreszierenden Proteinen statt mit Phosphor als Lichtspender ausgerüstet sind.

Gel-LED ohne Seltene ErdenDas benötigte Protein war schnell gefunden, doch zunächst unbrauchbar, denn es zerfiel außerhalb von einer wässrigen Lösung. Es ließ sich also nicht in eine Leuchtdiode integrieren, denn einfach draufstreichen und trocknen lassen ging natürlich nicht. Deshalb erfanden die Forscher eine neue Beschichtungstechnik.

Aus einer hoch konzentrierten Proteinlösung und einem Kunststoff rührten sie ein Gel zusammen, das sie im Hochvakuum trockneten. Das Gel verwandelte sich in eine gummiartige Masse, die im Inneren noch genügend Feuchtigkeit fürs Überleben der Proteine hat. Mit diesem Verfahren können LED unterschiedlicher Farbe hergestellt werden.

Um ihr Ziel zu erreichen haben sich Rubén D. Costa vom Exzellenzcluster „Engineering of Advanced Materials“ der FAU und sein Kollege Professor Uwe Sonnewald vom Emerging Field Projekt „Synthetic Biology“ der FAU zusammengeschlossen: „Mit unserer Methode haben wir es geschafft, langlebige und effiziente weiße LED umweltfreundlich und kostengünstig herzustellen. Das ist für zukünftige Generationen von LED wegweisend“, glaubt Costa.

Die Protein-LED ist der Industrie allerdings noch nicht präsentiert worden, weil die Entwicklung brandneu ist. Von Interesse wird sie aber sicherlich sein: Seltene Erden, zu denen beispielsweise Neodym und Yttrium gehören, zählen zu den strategisch wichtigen Rohstoffen. Sie werden fast ausschließlich in China gefördert. Damit hat das Land eine weltweite Kontrolle, wenn es will. Zumindest, bis alternative Materialien - wie eben Proteine für Lampen – entwickelt werden.

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