Quantentechnologien
Die Quantentechnologie stellt eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts dar. Die Expertise der Arbeitsgruppe in diesem Kontext umfasst mikro- und nanotechnologisch gefertigte Quantensysteme und optische Systeme, unter anderem für die Bereiche der Quantenmetrologie und der Geodäsie. In diesem Kontext kommen zunehmend auch polymerbasierte Substratwerkstoffe und die damit einhergehenden relevanten Prozesse zum Einsatz. Der Fokus liegt hierbei neben der Grundlagenforschung auch auf dem Übergang hin zum kommerziellen Produkt. Der Weg vom Laborbetrieb hin zur mobilen Anwendung im Feld oder an Bord von Flugzeugen oder Satelliten bedingt eine Miniaturisierung des Gesamtsystems. Die Vision besteht in der Weiterentwicklung vom Mikro-Elektro-Mechanischen-System (MEMS) hin zu einem Mikro-Quanten-System (MQS), in dem alle benötigten Funktionen für den Betrieb eines Quantensystems vereint sind. Neben der Kernkomponente (z.B. Atomchip) gehören dazu auch sämtliche peripherischen Systeme.
In der modernen Fertigung sind innovative Lösungen gefragt, um den steigenden Anforderungen gerecht zu werden. Hierzu entwickeln und integrieren wir mikrotechnologische Komponenten, die speziell auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten sind. Unsere Expertise reicht dabei von der Prozessentwicklung bis hin zur Qualitätssicherung. Ein Fokusthema ist dabei die Fertigung von Dünnfilmsensoren für die präzise Erfassung von Messgrößen wie Dehnung und Temperatur. Weiterhin erforschen wir Mikrosysteme für biomedizinische Themen und untersuchen in der Mikrotribologie Reibungs-, Verschleiß- und Schmierverhältnisse auf mikro- und nanomechanischer Ebene. Um eine optimale elektrische und mechanische Kontaktierung zu gewährleisten, entwickeln wir im Rahmen der Systemintegration maßgeschneiderte Aufbau- und Verbindungstechniken. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Nutzung von Künstlicher Intelligenz. Wir entwickeln Algorithmen, die bspw. in Sensordaten Muster erkennen, um ein umfassendes Prozessverständnis zu schaffen und neue Möglichkeiten zur Steuerung und Optimierung zu eröffnen.
Diamant besitzt eine Reihe einzigartiger Materialeigenschaften wie z.B.: hervorragende Biokompatibilität, Härte, Verschleißfestigkeit, Transparenz, chemische Stabilität und thermische Leitfähigkeit. Darüber hinaus gewinnt Diamant als Funktionsmaterial in MOEMS, MEMS und NEMS mit maßgeschneiderten optischen und elektrischen Eigenschaften mehr und mehr Bedeutung in der Grundlagenforschung. Anwendung finden diese in Biosensoren, transparenten Elektroden, fotochemischen Systemen und quantenoptischen Bauelementen. An der LUH und MHH hat sich eine interdisziplinare Allianz (HARD) aus herausragenden Instituten, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gebildet, die einen hochwertigen Beitrag in der applikationsorientierten Forschung an diamantfunktionalisierten Bauelementen und Systemen haben. Durch den Einsatz von Diamant werden die bestehenden Forschungsschwerpunkte und die koordinierten Forschungsvorhaben durch eine spezielle Infrastrukturmaßnahme gestärkt, sodass zukünftige Innovationssprünge durch die Integration von Diamant als Funktionsmaterial in den beteiligten Forschungsdisziplinen gesichert sind. Dieses wird durch die Beschaffung und Inbetriebnahme einer Produktionslinie zur Herstellung, Strukturierung, Funktionalisierung und Integration von Diamantschichten erfolgen, welche perspektivisch in bestehenden und zukünftigen Systemen höhere Performance und neuartige Funktionen ermöglichen.
