Quantensensorik am Fraunhofer IAF

Quantensensoren auf Basis von Diamant

Das Fraunhofer IAF realisiert diamantbasierte Quantensensoren, die magnetische und elektrische Felder mit einer räumlichen Auflösung von wenigen Nanometern bis hin zu einzelnen Elektronen- und Kernspins detektieren können. Aufgrund ihrer herausragenden physikalischen Eigenschaften funktionieren Diamant-Quantensensoren bei Raumtemperatur – ideal für industrielle Anwendungen. Verschiedene Sensorprinzipien lassen sich miteinander kombinieren und erlauben sehr kompakte Bauformen bis hin zum vollständigen System.

Forschungs- und Entwicklungsfokus

  • Quantenmagnetometer mit Stickstoff-Vakanz-Zentren (NV-Zentren) in Diamant, z. B. für die Analyse von Materialien, Halbleiterkomponenten oder organischen Proben
  • Quantengyroskope auf Basis von NV-Zentren zur Messung minimalster Drehbewegungen, etwa für die Navigation
  • Hochfrequenz-Sensoren mit optischer Anzeige für die Analyse des Zeit-Frequenz-Verhaltens komplexer und agiler Hochfrequenzsignale

Quantensensoren in der Anwendung

Messung und Bildgebung kleinster magnetischer Felder

  • Navigation: GNSS-unabhängige Positionsbestimmung
  • Prädiktive Instandhaltung: Vorausschauende Qualitätskontrolle von Fahr-/Flugzeugen und kritischer Infrastrukturen
  • Nicht-invasives Prüfen: Hochpräzise Charakterisierung und Optimierung mikro-/nanoelektronischer Komponenten
  • Biowissenschaften: Medizintechnik und Biomedizin (z. B. Gehirn-Computer-Schnittstellen, MRT, Molekularanalysen)
  • Hochfrequenz-Sensorik: Detektion von Hochfrequenzsignalen, etwa zur Aufklärung und zum Schutz öffentlicher Räume
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Technologien und Fähigkeiten

Forschung und Entwicklung entlang der Wertschöpfungskette

Von der Materialentwicklung bis zum System: Aufgrund unseres Know-hows und der umfangreichen Forschungsinfrastruktur am Institut können Forschende des Fraunhofer IAF diamantbasierte Quantensensoren entlang der gesamten Festkörper-Wertschöpfungskette entwickeln und fertigen.

Stationen der Quantensensorentwicklung:

  • Anforderungsspezifisches Design von Bauelementen
  • Materialentwicklung und/oder -fertigung sowie -bearbeitung gemäß Anforderungen (z. B. Erzeugung von NV-Zentren während des Diamantwachstums)
  • Charakterisierung von Bauelementen
  • Realisierung individueller Lösungen für Hilfskomponenten (Antenne, Laser, Elektronik)
  • Entwurf und Bau von Modulen und (Sub-)Systemen als Demonstratoren und/oder in Kleinserie
Kompaktes Quantenmagnetometer des Fraunhofer IAF neben einem Kuli
© Fraunhofer IAF
Das kompakt integrierte Quantenmagnetometer basiert auf Stickstoff-Fehlstellen (NV) in Diamant und bietet neue Anwendungsmöglichkeiten in der Biomedizin, Materialprüfung, Navigation und Geologie

Angebot für Kunden und Partner

 

Epitaxie und Prozessierung von NV-Diamant

Das Fraunhofer IAF produziert und prozessiert selbstständig NV-Diamant, der auf quantensensorische Anwendungen zugeschnitten ist. 

 

Applikationslabor Quantensensorik

Wir stellen für Kunden mehrere Quantenmagnetometer zur Verfügung, damit sie das Innovationspotenzial von Quantensensoren für ihre spezifischen Anforderungen evaluieren können.

 

Fragen, Beratung, Zusammenarbeit

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Weitere Informationen

Flyer zum Download

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Wissenschaftliche Publikationen

Hier finden Sie aktuelle Forschungsergebnisse des Fraunhofer IAF im Bereich Quantensensorik und Quantenbauelemente.

Kooperationsmöglichkeiten

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