E-Ink-Erfinder Joseph Jacobson

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Forschung
11/19/2013

“Wir werden E-Reader für unter zehn Dollar sehen”

Joseph Jacobson ist der Erfinder der E-Ink-Displays, die in E-Readern zum Einsatz kommen. Die futurezone hat mit ihm über druckbare Elektronik und Designer-DNA gesprochen.

von Markus Keßler

Am Montag weilte Jacobson, der am Massachusetts Institute of Technology (MIT) forscht, in Wien. Der Grund: Der Wissenschaftler wurde mit der Wilhelm-Exner-Medaille ausgezeichnet, die an herausragende Forscher verliehen wird, die durch ihre wissenschaftlichen Leistungen die Wirtschaft gefördert haben. Die futurezone hat Jacobson im Vorfeld der Preisverleihung interviewt.

Sie sind so etwas wie der Vater aller modernen E-Book-Reader, die ohne ihre Entwicklung der E-Ink so nicht möglich gewesen wären. Wie viel von ihrer Forschungsarbeit steckt noch in aktuellen Geräten?
Jacobson: Die meisten Leser werden wohl mit Amazons Kindle vertraut sein. Unsere Forschungsergebnisse stecken aber in beinahe allen Geräten, die heute am Markt erhältlich sind.

Arbeiten sie nach wie vor an der Technologie?
Das MIT ist auf diesem Gebiet nicht mehr tätig, ich selbst interessiere mich aber natürlich nach wie vor für das Thema. Die Technologie, die in E-Reader-Bildschirmen vorkommt, ist aber eigentlich nur ein kleiner Teil unserer Arbeit. Die Vision ist es, kostengünstige Geräte herzustellen, indem wir elektronische Komponenten drucken.

Welche elektronischen Bausteine sollen das genau sein?
Einerseits wollen wir Displays drucken, andrerseits auch die Elektronik, die den Bildschirm steuert. Dazu arbeiten wir an einer anorganischen, flüssigen Chemie, die uns das Drucken von verschiedenen Bausteinen erlaubt.

Wie weit ist ihre Arbeit schon gediehen?
Derzeit sind bereits RFID-tags, die wir drucken, im Handel erhältlich. Im Labor können wir bereits viele Komponenten herstellen. Wir drucken auch bereits komplette E-Ink-Displays. Derzeit handelt es sich zwar noch um Prototypen, aber in den kommenden Jahren werden wir Marktreife erreichen.

Wo liegen die möglichen Anwendungen?
Wir wollen Tablets und E-Book-Reader mit unserer Technologie so billig machen, dass jedes Kind mit einem solchen Gerät ausgestattet werden kann. Die Displays und die dazugehörigen Dünnschichttransistoren sind die größte Hürde auf diesem Weg, weil sie mit derzeitiger Technologie sehr teuer in der Herstellung sind. Wenn wir diese Komponeten drucken können, inklusive der Steuerungs-Chips, sinkt der Preis enorm. Das Ziel sind sehr günstige Geräte. Wir werden in einigen Jahren E-Reader für unter zehn US-Dollar sehen. Das ist unsere Vision.

Welche elektronischen Bausteine können Sie noch genau drucken?
Wir wollen mehr oder weniger die gesamte Elektronik drucken, allerdings werden wir wohl weiterhin zwei konventionelle Bauteile einsetzen: den Prozessor und den Flash-Speicher. Diese Komponenten spielen für den Preis kaum eine Rolle, da sie schon jetzt extrem günstig hergestellt werden können. Es wäre aber prinzipiell möglich, auch diese Bauteile zu drucken. Bei Teilen, die verlangen, dass Transistoren auf eine große Fläche verteilt werden - vor allem die Displays - ist das ökonomische Einsparungspotenzial enorm. Das Drucken solcher Komponenten wird den gesamten Herstellungsprozess revolutionieren.

Sind für Spezialanwendungen auch gedruckte Prozessoren in Arbeit?
Wir können auch CMOS-Chips drucken, mit denen logische Operationen durchgeführt werden. Die geringe Kostenersparnis zur aktuellen Fertigungstechnik macht die Investitionen in die Infrastruktur aber wohl unrentabel.

Welchen Einfluss hätte die gedruckten Displays auf die Industrie?
Derzeit werden Displays - zumeist in Asien - in Fließbandarbeit zusamengebaut, eins nach dem anderen. Unsere Methode funktioniert wie der Druck einer Zeitung. Wir können Halbleiter, Isolatoren und Metalle drucken. Das wird die Produktionsprozesse dramatisch verändern, allerdings benötigen wir dazu eben neue Infrastruktur, deren Aufbau einige Zeit in Anspruch nimmt.

Warum ist die Aufregung um ihre gedruckten RFID-Tags vergleichsweise gering?
Unsere RFID-Chips sind derzeit für eine Anwendung im großen Maßstab noch zu teuer. Es gibt Potenzial für Milliarden und Abermilliarden von RFID-Chips, dafür muss der Preis aber entsprechend niedrig sein. Derzeit können wir die Tags für etwa fünf Cent anbieten, damit sie großflächig verwendet werden, müssen wir aber unter einen Cent kommen.

Wo könnten die RFIDs eingesetzt werden? Als Diebstahlsicherung in Kaufhäusern oder Ersatz für Barcodes?
Unsere Tags sollen mehr können, als nur einige Bits speichern, kommunizieren und Gegenstände eindeutig identifizieren. Im nächsten Schritt werden wir RFIDs mit neuen Möglichkeiten drucken, indem wir sie mit verschiedenen Sensoren kombinieren, etwa zum Messen von Strahlung, Luftqualität oder der Frische von Lebensmitteln. Die Anwendungsmöglichkeiten für solche billigen Sensoren sind praktisch endlos.

Am MIT arbeiten sie derzeit an Biochips, kleinsten Plättchen aus Metall oder Kunststoff, auf denen auf engstem Raum DNA synthetisiert werden kann. Welches Ziel verfolgen Sie mit dieser Arbeit?
Wir wollen die synthetische Biologie voranbringen, indem wir Technologie entwickeln, die es erlaubt, beliebige Gene kostengünstig und in großer Zahl zu bauen. Die Gene sind die Software von Organismen. Wenn wir diese Progamme nach Belieben schreiben können, können wir Zellen dazu bringen, verschiedenste Medikamente oder Chemikalien herzustellen.

Was ist das neue an ihrer Technologie? Das Herstellen von DNA nach einem Bauplan ist ja bereits möglich.
Bisher ist der Prozess, DNA nach einer Reißbrett-Vorlage zu zu bauen sehr teuer. Die Fehlerquote ist ebenfalls hoch. Das Sequenzieren von DNA ist heute zwar kein Problem mehr, aber die Synthese-Kapazität ist noch extrem bescheiden. Weltweit können vielleicht einige hundert Millionen künstliche Basenpaare im Jahr hergestellt werden. Wir wollen den Prozess mehr oder weniger industrialisieren. Unsere Technologie ist mittlerweile für den Großteil der synthetisierten DNA auf der Welt verantwortlich.

Wie weit ist die Technologie bereits verbreitet?
Die erste Produktionslinie für Bio-Chips läuft bereits. Das MIT-Spin-off Gen9 baut bereits DNA auf Bio-Chips.

Wie wird die Designer-DNA hergestellt?
Die DNA wird auf molekularer Ebene direkt auf der Oberfläche des Chips je nach Wunsch zusammengesetzt. Auf der Oberfläche können wir beliebige, maßgeschneiderte Bausteine mit einer Länge von 100 Basenpaaren bauen. Aus diesen Stücken können dann längere Sequenzen erstellen. Ein einziges Gen besteht aus etwa 10.000 Basenpaaren, damit kann ein einfacher Stoffwechselweg modelliert werden. Das schaffen wir bereits.

Wären künstliche Organismen denkbar?
Ein sehr einfacher Organismus hat eine Million Basenpaare, ein nützlicher Organismus etwa vier Millionen. Das liegt im Bereich des Machbaren, ist derzeit aber noch Zukunftsmusik.

Sie sind durch ihre Forschung ein wohlhabender Mann geworden. Allein das MIT-Spin-off, das die E-Ink vertreibt ist vor einigen Jahren um weit über 200 Millionen Dollar verkauft worden. Ist Geld noch eine Motivation für Sie?
Wirtschaftliche Belange haben für meine Arbeit eigentlich nie eine Rolle gespielt. Jeder Mensch hat eigene Fähigkeiten, mit denen er der Gesellschaft etwas zurückgeben kann. Das ist die Verantwortung jedes Einzelnen. Hier am MIT ist der positive Einfluss, den unsere Forschung auf die Welt hat, sicher der größte Motivationsmotor.

Was bedeutet Ihnen die Verleihung der Wilhelm-Exner-Medaille persönlich?
Dass ich diese Auszeichnung verliehen bekomme, ist eine große Ehre. Vor allem, weil es wenige Wissenschaftspreise gibt, die eine so lange Tradition haben, wie dieser.

Joseph M. Jacobson

Joseph M. Jacobson ist der Leiter der “Molecular Machines Group” am Media Lab des Massachusetts Institute of Technology (MIT). Der Wissenschaftler gilt als Erfinder der elektronischen Tinte (E-Ink), die er Anfang der 1990er am MIT entwickelt hat. Jacobson hat mehrere Unternehmen auf Basis seiner Forschungsarbeit gegründet, wie E-Ink, Gen9 oder Kovio. Derzeit arbeitet er auf dem Gebiet der synthetischen Biologie.

Am Montag wurde Jacobson in Wien die Wilhelm-Exner-Medaille verliehen, die von der Wilhelm-Exner-Stiftung des Österreichischen Gewerbevereins seit 1921 vergeben wird. Die Verleihung der Medaille erfolgt an herausragende Wissenschaftler und Forscher, welche die Wirtschaft durch wissenschaftliche Leistungengefördert haben. Neben Joseph Jacobson wurde heuer Heinz Redl vom Ludwig Boltzmann Institute for Experimental and Clinical Traumatology ausgezeichnet.