WHIEDA Gra­phen-Brille: In der Fassung steckt ein Material, hundertmal fester als Stahl

Die WHIEDA Graphen-Brille ist eine Computerbrille, deren Fassung aus Polyamid mit Graphen und Turmalin-Nanobiokeramik besteht. Für ihre Experimente mit Graphen erhielten Andre Geim und Konstantin Nowosjolow 2010 den Nobelpreis für Physik. In der Fassung nimmt das Graphen die Wärme Ihres Gesichts auf und gibt sie an den Turmalin weiter. Der Turmalin antwortet mit einer Ladung, und um Ihre Augen entsteht ein Wölkchen negativer Luftionen. Die Gläser übernehmen derweil den Bildschirm, Blendung, grelles Licht und den langen Blick auf einen Punkt. Der Bildschirmtag endet, und Ihre Augen gehören am Abend noch Ihnen: Es bleibt Kraft für ein Buch, das Abendessen und ein langes Gespräch.

Klebeband, Bleistift und ein Freitagabend

Graphen ist eine Form von Kohlenstoff, jenem Element Nummer 6 aus Mendelejews Periodensystem, und es beginnt mit einem ganz gewöhnlichen Bleistift. Die Mine ist Graphit, ein Stapel aus Kohlenstoffschichten: Auf einen Millimeter kommen drei Millionen davon. Jede Schicht ist ein Netz aus Sechsecken, nur ein Atom dick, ähnlich einer Bienenwabe. Das ist Graphen (Nobelkomitee). Die Schichten halten nur schwach zusammen. Wer je mit Bleistift einen Zettel geschrieben hat, hat womöglich ein Stückchen Graphen auf dem Papier hinterlassen.

Eine einzelne solche Schicht zu isolieren, versuchten Physiker jahrzehntelang. Viele glaubten, ein Kristall von nur einem Atom Dicke würde einfach zerfallen. 2004 klebten Andre Geim und Konstantin Nowosjolow in Manchester Klebeband auf Graphit und rissen es ab. Dann noch einmal. Nach zehn bis zwanzig Durchgängen waren die Flocken bis auf ein Atom dünn.

Das Experiment entstand an einem „Freitagabend“. So nennt man in Geims Labor Versuche, die nicht nach Plan, sondern aus purer Neugier gemacht werden (Science Museum, London). An einem solchen Freitag goss Geim Wasser in einen starken Elektromagneten, und die Tropfen schwebten in der Luft. Später schwebte im Magnetfeld ein lebender Frosch. Dafür erhielt er 2000 den Ig-Nobelpreis, eine Scherzauszeichnung für witzige Wissenschaft. Zehn Jahre später kam der Nobelpreis. Geim ist bis heute der einzige Mensch der Welt mit beiden Preisen, so steht es im Guinness-Buch der Rekorde (Wikipedia). Und als Mitautor eines seiner Artikel von 2001 ist der Hamster Tisha eingetragen.

Die russische Spur dieser Geschichte ist direkt: Beide Nobelpreisträger stammen aus Russland.

Was das Nobelkomitee über Kunststoff schrieb

Gewöhnliche Computerbrillen sind eine transparente Fassung und das Versprechen von „Blaulichtschutz“. Aufgesetzt, am Laptop gesessen, abgenommen, und was sich verändert hat, bleibt unklar. Bei WHIEDA arbeitet auch die Fassung mit. Für sie ist eine Zeile aus der Erläuterung des Nobelkomitees am wichtigsten. Mischen Sie dem Kunststoff nur 1 % Graphen bei — und er beginnt, Strom zu leiten. Schon Bruchteile eines Promilles erhöhen seine Hitzebeständigkeit um 30 °C und machen ihn mechanisch fester. Das Komitee träumte von Satelliten, Flugzeugen und Autos aus solchen Verbundstoffen (Erläuterung zum Preis).

Sie halten dasselbe Prinzip in den Händen, nur eben für Ihr Gesicht. PA6 ist Polyamid 6, ein robuster technischer Kunststoff. Der Buchstabe G steht für Graphen. Im selben Material steckt Turmalin-Nanobiokeramik. Die Fassung lässt sich zu einem Bogen biegen und kehrt in ihre Form zurück. Die Bügel passen sich sanft an schmale wie an breite Gesichter an. Die Brille drückt nicht an den Schläfen, deshalb tragen Sie sie den ganzen Tag, und im Etui verstaubt sie nicht.

Wie die Wärme Ihres Gesichts zur Ladung wird

Turmalin ist ein Mineral mit Charakter. Erwärmen Sie den Kristall, und an seinen Enden entsteht ein elektrisches Potenzial. Das ist der pyroelektrische Effekt: 1756 wies ihn Franz Aepinus nach, und 1824 gab ihm David Brewster seinen heutigen Namen (Wikipedia). Drücken Sie den Kristall zusammen — und das Potenzial entsteht erneut. Das ist der Piezoeffekt. Entdeckt wurde er 1880 von den Brüdern Pierre und Jacques Curie, und einer ihrer Kristalle war Turmalin (Wikipedia). Dreiundzwanzig Jahre später erhält Pierre Curie zusammen mit Marie Curie den Nobelpreis (Nobelkomitee). Gemessen wurden beide Eigenschaften des Minerals in einer Arbeit der Michigan Technological University.

In der Fassung geschieht alles von selbst. Ihr Gesicht wärmt den Bügel, das Graphen verteilt die Wärme blitzschnell im Verbundstoff und gibt sie an den Turmalin weiter — der Pyroeffekt setzt ein. Sie drehen den Kopf, rücken die Brille zurecht, der Bügel streift Haut und Haare — der Piezoeffekt setzt ein. Das Graphen leitet die Ladung durch die Fassung. Freie Elektronen setzen sich auf Sauerstoff- und Wassermoleküle rund um Ihr Gesicht, und die Luft an Ihren Augen füllt sich mit negativen Luftionen. So entsteht ein tragbarer Anionengenerator ohne Batterien, Kabel und „Ein“-Knopf.

Messgerät am Bügel: von 10 bis 12 000

Bei Präsentationen hält das Team ein Messgerät für negative Ionen, KY-5010PRO, an die Brille. Das Gerät ist schon im dritten Jahr bei Treffen dabei, im Winter wie im Sommer, und Hunderte Messungen sind zusammengekommen. Gemessen wird im Raum, direkt an der Fassung, jedes Mal im gleichen Abstand. Die Brille wird aufgesetzt, das Messgerät an den Bügel gehalten, und die Zahlen klettern direkt vor den Augen des Publikums nach oben.

Es gibt vier Zahlen, und jede hat ihre eigenen Bedingungen. Das Messgerät zählt in relativen Einheiten, die Spezifikation in Ionen pro Kubikzentimeter:

Die Messung können Sie ganz leicht mit eigenen Augen sehen: Bitten Sie Ihre Beraterin oder Ihren Berater, das Messgerät an den Bügel zu halten.

Das Licht, für das es zwei Nobelpreise gab

2014 wurde der Nobelpreis für Physik für die blaue Leuchtdiode verliehen (Nobelkomitee). Rote und grüne Dioden gab es schon lange, doch ohne Blau entstand kein weißes Licht. Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura entwickelten sie Anfang der 1990er-Jahre, und die Welt stieg auf LED um: Lampen, Monitore, Telefone. Das Komitee schrieb, das 20. Jahrhundert sei von Glühlampen erhellt worden, das 21. werde von Leuchtdioden erhellt.

2017 erhielten Jeffrey Hall, Michael Rosbash und Michael Young den Nobelpreis für Medizin — für die Entschlüsselung unserer inneren Uhr (Nobelkomitee). Diese Uhr steuert im Tageslauf Schlaf, Hormone und Körpertemperatur. Sie richtet sich nach dem Licht. In der Netzhaut gibt es besondere Zellen mit dem Pigment Melanopsin, und am stärksten reagieren sie auf Licht um 480 nm (Wikipedia). Das ist der blaue Teil des Spektrums.

Die WHIEDA-Gläser filtern 380–500 nm. Den Bereich 400–500 nm nennt die Internationale Beleuchtungskommission kurzwelliges sichtbares Licht, also blaues Licht (CIE). Das Band 380–400 nm liegt an der Grenze zwischen Violett und UVA-Ultraviolett. Dieser Bereich macht sich am stärksten bemerkbar, wenn Sie den ganzen Tag unter hellen Lampen auf einen LED-Bildschirm schauen. Die Spezifikation des Modells nennt eine anorganische Entspiegelung, hohe Lichtdurchlässigkeit und einen UV-Filter; den Unterschied sehen Sie unter einer gewöhnlichen UV-Taschenlampe. Einen Gelbschleier gibt es nicht. Die Designerin sieht ihre Farben, das Kind seinen ganz normalen Zeichentrickfilm, und das Bild wird ruhiger für lange Arbeit.

Nächtliche Autobahn

Nacht, entgegenkommende Scheinwerfer, Armaturenbeleuchtung, Spiegel und nasser Asphalt, in dem sich das alles spiegelt. Der Blick springt ständig zwischen Licht und Dunkelheit, und die Augen werden früher müde als der Fahrer. Die Taxifahrer aus unserem Team fahren ihre Nachtschichten mit dieser Brille. Sie sagen alle dasselbe: Nach einer langen Nachtfahrt treten ihnen die Augen nicht mehr „aus dem Kopf“.

Was Familien erzählen

Die Brille wird für den Bildschirm gekauft und wandert dann in die Hausapotheke der Familie. Drei Geschichten aus unserem Archiv: Die Menschen haben selbst beschrieben, wie es vorher war und wie es danach wurde.

Für wen sie geeignet sind

So tragen Sie sie

Morgens aufgesetzt — und vergessen. Batterien, Ladegerät und Knöpfe hat die Brille nicht, ihr „Akku“ ist die Wärme Ihres Gesichts.

Dokumente und Auszeichnungen

Wer ist wer: Die Brille stellt das Unternehmen Tianjin Fohoway Technology Development aus Tianjin her, in Russland und der GUS vertreibt sie WHIEDA.

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