Leicht, flexibel und einfach herzustellen: Die Elektronik auf Basis von organischen Verbindungen gilt als besonders zukunftsträchtig. Zur Marktreife haben es organische Leuchtdioden (OLEDs) inzwischen geschafft – sie lassen Bilder über Displays und Fernseher flimmern. Aber die Forscher haben mit den Dioden noch Größeres vor: Sie sollen zur Laserdiode aufsteigen. Ein Team um den Wissenschaftler Chihaya Adachi von der Kyushu-Universität in Japan ist diesem Wunsch mit einer neuen Diode etwas näher gekommen.

Das Prinzip einer Laserdiode unterscheidet sich nicht sehr von einer normalen Leuchtdiode: Aus Strom wird Licht. Was aber an Licht herauskommt, ist beim Laser viel intensiver und gerichteter, wie zum Beispiel beim Laserpointer. Dafür muss man bei organischen Halbleitern jedoch deutlich höhere Stromstärken anlegen als in jedem Display oder Fernseher. Schon an dieser Voraussetzung scheiterte die Vision von organischen Laserdioden, da OLEDs solchen hohen Strömen nicht standhalten – bis jetzt.

Adachi und sein Team haben eine Diode gebaut, die bei solchen Stromstärken nichts von ihrer Leuchtkraft einbüßt. Dies haben sie dadurch erreicht, indem sie eine Isolatorschicht nanometergenau strukturierten, dass der Strom nicht beliebig durch den gesamten organischen Halbleiter fließt, sondern nur durch bestimmte Bereiche. In einer OLED läuft durch den hohen Stromfluss eine Vielzahl an Prozessen ab: So werden – was erwünscht ist – viele so genannte Exzitonen im Material erzeugt – angeregte Zustände zwischen Elektronen und ihren Löchern, die entstehen, wenn die Elektronen ihren Platz verlassen. Dieser Prozess ist gewollt, denn das Exziton sendet das gewünschte Licht aus, wenn sein Elektron wieder in das Loch zurückfällt und damit überschüssige Energie freisetzt. Es kommt aber auch zu unerwünschten Wechselwirkungen, wenn sich so viele Exzitonen und andere Ladungsträger auf einem Haufen tummeln: Die Teilchen stoßen zusammen und geben ihre Energie anstatt als Licht zum Beispiel als Wärme ab. Indem die Forscher den Stromfluss durch die Nanostruktur auf bestimmte Gebiete begrenzten und mehr "Freiraum" für die Licht erzeugenden Exzitonen schafften, wurden einige dieser ungewollten Kollisionen verhindert. Adachis Bauteil ist damit zwar immer noch "nur" eine Leuchtdiode – aber dennoch ein Schritt zum Laser.

Organische Laserdioden könnten endlich die grün-gelben Wellenlängen im sichtbaren Lichtspektrum erzeugen, an denen herkömmliche Laser bis heute scheitern. Auch reizt die Forscher, dass die Farbe der kohlenwasserstoffbasierten Laserdiode innerhalb eines breiten Spektrums individuell einstellbar sein könnte – eine Fähigkeit, die Laserdioden auf Basis anorganischer Materialien wie Indium- oder Galliumarsenid nur sehr begrenzt besitzen. Genutzt werden letztere Dioden zum Beispiel in Laserdruckern, elektronischen Laufwerken und bei Glasfaserkabeln zur Datenübertragung.