Technologie

LEDs aus bakterieller Produktion

25.02.2020 - Forscher entwickeln umweltfreundliche und günstige Leuchtdioden.

Forscher der TU Graz um Gustav Ober­dorfer entwickeln gemeinsam mit Kollegen aus Spanien und Italien umwelt­freund­lichen und günstigen Leucht­dioden. „Für dieses Projekt analy­sieren wir fluores­zierende Protein­strukturen aus der Natur und testen, wie wir sie verändern müssen, damit sie unter­schied­liche, fluores­zierende organische Moleküle binden“, erklärt Ober­dorfer. LEDs emittieren kurz­welliges blaues Licht, das durch eine Schicht anorga­nischer Leucht­materi­alien absorbiert und in länger­welliges und damit energie­ärmeres Licht umge­wandelt wird. Das gesamte Spektrum ergibt dann das weiße Licht.

Rubén Costa vom spanischen Institut IMDEA hat eine stabile organische LED-Beschichtung als Alter­native zu herkömm­lichen LED-Beschich­tungen entwickelt. Das Gemisch besteht aus orga­nischen Polymeren, in die fluores­zierende Proteine einge­bettet werden, die in Meeres­lebe­wesen vorkommen und von diesen als Licht­quelle für die Jagd, die Kommuni­kation oder für den Selbst­schutz genutzt werden. Die Leucht­kraft dieser Kunst­stoff­matrix ist derzeit noch zu niedrig, um ganze Räume zu erhellen.

Forscher der Uni Turin in Italien um Claudia Barolo beschäftigen sich wiederum mit der Synthese organischer Farb­stoffe, die eine gute Licht­aus­beute haben und in orga­nischen Leucht­dioden zur Anwendung kommen. Viele dieser Farb­stoffe sind aller­dings kost­spielig und aufwändig in der Synthese. Jetzt suchen Barolo und ihr Team nun nach einem gut geeigneten, mit minimalem Aufwand herzu­stellenden Farbstoff, der so verändert werden soll, dass er als künst­liche Amino­säure in Proteine einge­baut werden kann.

Das an der TU Graz angesiedelte Forschungs­projekt ENABLED führt die Erfolge der Einzel­gruppen nun zusammen. Ziel ist es, mithilfe von Bakterien völlig neuartige künstlich fluores­zierende Proteine zu entwickeln. Hierfür simulieren die Wissen­schaftler zunächst Tausende von verschie­denen hypo­the­tischen Proteinen, die spezifisch an die synthe­tischen Farbstoffe binden sollen. Eine Handvoll dieser Proteine – nämlich jene, die dem Aufbau natürlich fluores­zierender Proteine am nächsten sind – werden anschließend als synthe­tische DNA-Konstrukte bestellt. Im nächsten Schritt untersuchen die Gruppen, ob diese Proteine wirklich jene Farbstoffe binden, für die sie designt wurden. Sobald sich das bestätigt, wird die Integration dieser neuen, artifi­ziellen fluores­zierenden Proteine in die Kunst­stoff­matrix getestet und auf ihre Verwend­barkeit in Bezug auf Bio-LEDs untersucht. „Der Plan ist, dass wir die Proteine schluss­endlich aus der Bakterien­zelle heraus ernten, wir einen Teil der Leucht­quellen also wachsen lassen“, so Ober­dorfer.

TU Graz / RK

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