Pressemitteilungen

Am 1. April 2019 startet die Fraunhofer-Gesellschaft das Leitprojekt »Quantenmagnetometrie« (QMag): Die Freiburger Fraunhofer-Institute IAF, IPM und IWM wollen die Quantenmagnetometrie aus dem universitären Forschungsumfeld in konkrete industrielle Anwendungen überführen. Im Schulterschluss mit drei weiteren Fraunhofer-Instituten (IMM, IISB und CAP) entwickelt das Forscherteam hochintegrierte und bildgebende Quantenmagnetometer mit höchster Ortsauflösung und optimierter Empfindlichkeit.

Sensoren ermöglichen die Automatisierung von Produktions- und Logistikprozessen und schaffen somit die Voraussetzungen für eine effiziente Wertschöpfung. Eine präzise Sensorik bildet einen Grundpfeiler der Industrie 4.0. Bislang spielen radarbasierte Sensoren eine untergeordnete Rolle in der Industrie. Dabei liegen die Vorteile auf der Hand: Im Vergleich zu optischen Sensoren sind Radarsysteme unempfindlich gegenüber schlechten Sichtverhältnissen und im Gegensatz zur Röntgenstrahlung sind sie gesundheitlich unbedenklich. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF entwickelt kompakte und hochauflösende Radarsysteme für eine deutliche Effizienzsteigerung verschiedener industrieller Prozesse und stellt seine Entwicklungen vom 1.-5. April auf der Hannover Messe 2019 vor (Halle 2, Stand C22).

Infrarot-Technologien wie Nachtsichtgeräte, die die Wärmeabstrahlung von Personen, Gebäuden und Gegenständen erfassen und so das Sehen bei Dunkelheit ermöglichen, sind allseits bekannt. Doch auch darüber hinaus finden IR-Technologien wie Detektoren und Laser eine breite Anwendung: In der Raumfahrt geben sie Auskunft über die Zusammensetzung der Atmosphäre unseres eigenen wie auch von Exoplaneten, Erdbeobachtungssatelliten nutzen Detektoren zur Erforschung des Klimas, mithilfe der Infrarot-Spektroskopie lassen sich Treibhausgasemissionen oder andere chemische Stoffe in Echtzeit nachweisen und Infrarot-Laser sind inzwischen ein unverzichtbares Werkzeug in der medizinischen Diagnostik und Therapie. Um die Forschung und Entwicklung solcher IR-Technologien voranzutreiben, treffen sich Fachleute der IR-Photonik und Optoelektronik auf dem 44. Freiburger Infrarot-Kolloquium. Die zweitägige Fachtagung findet am 19. und 20. März 2019 am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF statt.

Der Elektronikmarkt wächst signifikant und fordert immer kompaktere und effizientere leistungselektronische Systeme. Die bislang dominierende Elektronik auf Basis von Silicium wird den steigenden industriellen Ansprüchen in absehbarer Zeit nicht mehr gerecht werden. Nun haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Universität, Fraunhofer-Gesellschaft und Leistungszentren zusammengeschlossen, um eine neuartige Materialstruktur zu erforschen, die den Anforderungen der Industrie an zukünftige Leistungselektronik weit besser genügen soll. In dem kürzlich gestarteten Projekt »Erforschung von funktionalen Halbleiterstrukturen für eine energieeffiziente Leistungselektronik« (kurz »Leistungselektronik 2020+«) geht es um das noch unerforschte Halbleitermaterial Scandiumaluminiumnitrid (ScAlN). Prof. Dr. Oliver Ambacher, Institutsleiter des Fraunhofer IAF und Professor für Leistungselektronik am Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) der Universität Freiburg, koordiniert die überregionale Zusammenarbeit.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. Bis heute sind trotz wichtiger Fortschritte in der Diagnostik und Therapie einige Bereiche mit hohem Bedarf noch nicht abgedeckt. Um die kardiovaskuläre medizinische Diagnostik zu personalisieren und bessere Messergebnisse zu erhalten, müssen das Herz, Organe und Tumore auf molekularer Ebene charakterisiert werden können. Das Projekt MetaboliQs kombiniert diamantbasierte Quantensensorik und medizinische Bildgebung, zwei Bereiche von europäischer Exzellenz, um das Verständnis für krankheitsbedingte molekulare Veränderungen im Körper zu verbessern und dadurch die personalisierte Diagnostik von kardiovaskulären Krankheiten voranzutreiben.

Die Standardisierung von 5G NR, dem weltweit ersten Standard der nächsten Mobilfunkgeneration „5G“, steht kurz vor der Vollendung. Schon heute werden Datenverkehrsdichten von mehreren Terabytes pro Sekunde und pro Quadratkilometer prognostiziert. Für die Verbindung zum Mobiltelefon werden immer mehr Mobilfunkzellen, die nur einen kleinen Bereich abdecken, benötigt, um allen Nutzern die gewünschten hohen Datenraten zu bieten. Jede dieser Zellen muss mit einem „Backhaul“ an das Datennetz eines Mobilfunkanbieters angebunden werden. Nicht immer ist eine Glasfaseranbindung eine gute Option. – Im Projekt „ThoR“ stellen sich Forscherinnen und Forscher aus Europa und Japan zusammen mit Herstellern und Anwendern der Herausforderung, diese immensen Datenmengen mittels THz-Richtfunkstrecken als Backhaul in das Kernnetz der Mobilfunkanbieter zu übertragen.

Im Juli 2018 startete am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF ein Forschungsprojekt mit einem völlig neuartigen Ansatz zur Messung von Magnetfeldern im Gewebe: Die Freiburger Wissenschaftler möchten mit der Herstellung und Optimierung von NV-Zentren in Diamant den Weg für hochsensitive Magnetfelddetektoren im Raumtemperaturbetrieb ebnen und damit das weltweit erste Laserschwellen-Magnetometer entwickeln. Mit dieser Technik sollen kleinste Magnetfelder, wie sie z.B. in neuronalen Netzen oder durch Gehirnströme entstehen, gemessen werden und so der medizinischen Diagnostik neue Türen öffnen. Das Forschungsprojekt mit dem Titel »NV-dotierter CVD-Diamant für ultra-sensitive Laserschwellen-Magnetometrie«, kurz »DiLaMag«, wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Das Mobilfunknetz der fünften Generation (5G) soll eine Datenübertragung zwischen Menschen, Geräten und Maschinen in Echtzeit ermöglichen. Eine Technologie für ein zuverlässiges, schnelles und energieeffizientes 5G-Netz gibt es bislang noch nicht. In dem EU-Projekt »5G GaN2« haben sich 17 Partner aus Forschung und Industrie zusammengeschlossen, um kostengünstige und leistungsstarke Technologien auf Basis von Galliumnitrid für den kommenden Mobilfunkstandard zu entwickeln. Im Juli 2018 nahm das Konsortium, zu dem auch das Fraunhofer IAF gehört, seine Arbeit auf.

Der Quantensensor – ein Detektor in Atomgröße. Mit der Innovation konnte das Fraunhofer IAF die Jury in der Kategorie Wissenschaft überzeugen und wurde zu einem von 100 »Ausgezeichneten Orten im Land der Ideen« 2018. Der jährlich vergebene Preis zeichnet Inspiration, Offenheit und mutiges Handeln bei Unternehmen aus und prämiert innovative Antworten auf gesellschaftliche Fragen.

Sehen, was dem menschlichen Auge verborgen bleibt. Den Durchblick bewahren, wenn optische Sensoren versagen. Radare machen das Nichtsichtbare sichtbar. Sie basieren auf Millimeterwellen, die Kunststoffe, Pappe, Holz und Textilien durchdringen, und sind damit in der Lage, zu sehen, was sich in Verpackungen, hinter Wänden oder hinter Rauch und Nebel befindet. Forscher des Fraunhofer IAF haben sich die einzigartigen Eigenschaften von Millimeterwellen zunutze gemacht und ein kompaktes W-Band-Radar entwickelt, das sich ideal für den Einsatz in der Industriesensorik eignet: Es durchleuchtet verpackte Güter und gibt eine präzise Auskunft über deren Inhalt. Den Einsatz dieses Radars in industrieller Umgebung präsentieren die Fraunhofer-Forscher vom 23.-27. April auf der Hannover Messe Halle 2, Stand C22 im Rahmen des Auftritts der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland.