Probleme mit dem Touchscreen und langen Fingernägeln?
Neuer Nagellack könnte lange Fingernägel Touchscreen-kompatibel machen
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Jeder, der schon einmal versucht hat, ein Smartphone oder Tablet mit langen Nägeln zu bedienen, weiß, dass es eine Lernkurve gibt. Anstatt mühelos mit der Fingerspitze zu tippen, muss man die Fingerkuppen umständlich auf den Bildschirm legen. Wäre es nicht einfacher, wenn man stattdessen einfach mit den Fingernägeln tippen könnte? Um diese Idee zu verwirklichen, hat eine Gruppe von Forschern einen durchsichtigen Nagellack entwickelt, der lange Fingernägel in Touchscreen-kompatible Stifte verwandeln könnte. Das Team vom Centenary College of Louisiana stellte seine Ergebnisse auf der Frühjahrstagung der American Chemical Society (ACS) vor.
Manasi Desai, Studentin am Centenary College, interessierte sich für kosmetische Chemie und wandte sich auf der Suche nach einem geeigneten Projekt an ihren Doktorvater Joshua Lawrence. Lawrence, ein organometallischer Chemiker, erklärt, dass "Chemiker dazu da sind, Probleme zu lösen und zu versuchen, die Welt zu verbessern". Also schauten sie sich um, um zu sehen, welches Problem gelöst werden könnte. Als ihnen auffiel, dass viele Menschen Schwierigkeiten haben, Smartphones mit langen Nägeln zu bedienen - darunter auch eine Phlebotomistin bei einem Bluttest - fragten sie, ob ein Touchscreen-kompatibler Nagel nützlich wäre. Die Antwort war ein schallendes "Ja, bitte!". So entstand das Projekt von Desai.
Die meisten modernen Touchscreens, wie z. B. die in Smartphones und Tablets, sind als kapazitive Touchscreens bekannt. Sie funktionieren, indem sie ein kleines elektrisches Feld auf dem Bildschirm erzeugen. Wenn ein leitfähiges Material - etwas, das Elektrizität durch sich hindurchfließen lässt - dieses Feld unterbricht, z. B. ein Finger oder ein Wassertropfen, ändert die Oberfläche ihre Kapazität. Das Gerät interpretiert diese Kapazitätsänderung dann als Berührung.
Berührt man jedoch einen Bildschirm mit einem nicht leitenden Material, wie einem langen Fingernagel oder einem Radiergummi, ändert sich die Kapazität nicht, und das Gerät registriert die Berührung nicht. Um lange Fingernägel Touchscreen-kompatibel zu machen, müssen sie also eine kleine elektrische Ladung tragen.
Andere Forscher haben dies bereits versucht, indem sie elektrisch leitende Kohlenstoffnanoröhrchen oder Metallpartikel in Nagellack eingearbeitet haben, aber diese Stoffe können für die Hersteller gefährlich sein, da sie beim Einatmen gefährlich sind. Außerdem führen die Zusätze zu einem tiefschwarzen oder metallischen Schimmer, wodurch die Farbpalette der Lacke eingeschränkt wird. Lawrence und Desai wollten stattdessen einen Lack entwickeln, der im Idealfall sowohl für die Trägerin als auch für den Hersteller klar und ungiftig ist.
Um die perfekte Kombination aus Klarheit und Leitfähigkeit zu finden, wandte Desai die gute, alte Methode von Versuch und Irrtum an. Anhand von 13 handelsüblichen Klarlacken und mehr als 50 verschiedenen Zusatzstoffen arbeitete sie sich langsam durch die Kombinationen, um herauszufinden, welche davon einen leitfähigen Überlack für Nägel ergaben. Die Moleküle, die am besten funktionierten, waren Formen von Taurin, einer organischen Verbindung, die üblicherweise als Nahrungsergänzungsmittel verkauft wird, und Ethanolamin, ein weiteres einfaches, organisches Molekül.
Ethanolamin bot die gewünschte Leitfähigkeit und Kompatibilität mit dem Nagellack, ist aber nicht ganz unbedenklich. Die modifizierte Taurinformel ist zwar ungiftig, nahm aber einen leicht undurchsichtigen Farbton an. In Kombination mit diesen Zusatzstoffen entstand jedoch eine Formel, die eine Berührung auf einem Smartphone registrieren konnte - ein vielversprechender erster Schritt. "Unser endgültiger, klarer Lack kann über jede Maniküre oder sogar über blanke Nägel aufgetragen werden, was auch Menschen mit Schwielen an den Fingerspitzen helfen könnte. Er hat also sowohl einen kosmetischen als auch einen Lifestyle-Nutzen", erklärt Desai.
Im Gegensatz zu früheren Versuchen gehen Lawrence und Desai davon aus, dass ihr Lack auf einem etwas anderen Weg funktioniert: durch Säure-Basen-Chemie und nicht durch von Natur aus leitfähige Metall- oder Kohlenstoff-Nanoröhren. Sie kamen zu dieser Hypothese, weil die besten anfänglichen Ergebnisse mit Formeln auf Ethanolaminbasis erzielt wurden, die Protonen freisetzen können, um Ladungen zu transportieren. Wenn der Nagellack mit dem elektrischen Feld eines Touchscreens in Berührung kommt, springen die Protonen zwischen den Molekülen hin und her, wodurch sich die Kapazität des Nagellacks geringfügig ändert - aber gerade so viel, dass das Smartphone dies als Berührung erkennt.
Diese ersten Ergebnisse sind vielversprechend, aber das Team hat noch einen weiten Weg vor sich, bis die Politur in den Geschäften erhältlich sein wird. Selbst die leistungsstärkste Ethanolamin-Taurin-Formel ist heikel und funktioniert noch nicht durchgängig, wenn sie auf den Nagel aufgetragen wird. Außerdem verflüchtigt sich Ethanolamin schnell, so dass der Lack außerhalb der Flasche nur einige Stunden lang auf einem Touchscreen funktioniert, und die Forscher würden eine wirklich ungiftige Verbindung vorziehen. Trotz dieser Rückschläge haben die Forscher jetzt eine Vorstellung davon, wie die erfolgreiche Formel funktioniert, und sie fahren fort, Verbindungen zu prüfen und neue Formeln zu testen, um die leistungsfähigste Kombination zu finden.
"Wir machen die harte Arbeit, Dinge zu finden, die nicht funktionieren, und wenn man das lange genug macht, findet man schließlich etwas, das funktioniert", schließt Lawrence.
Die Forschung wurde vom Centenary College of Louisiana, der Albert-Sklar-Familie und dem Sklar-Lehrstuhl für Chemie finanziert. Die Forscher haben ein vorläufiges Patent auf diese Forschung eingereicht.
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