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Bericht des Rektor 2013

74 Forschung auf höchstem Niveau | Forschergruppe 3D-Nanostrukturierung  NACHWUCHSFORSCHERGRUPPEN Forschergruppe 3D-Nanostrukturierung Nur wenn wir vollkommen neuartige Nanobauteile entwickeln, kann das gesamte technologische Potenzial elektronischer, mechanischer, magnetischer und biologischer Systeme ausgeschöpft werden. Solche innovativen Systeme sind kleiner als 100 Nanometer, ein 10 000stel Millimeter, und bestehen aus unterschiedlichen, zum Teil eigens entwickelten neuen Materialien. Nanosysteme werden es uns in Zukunft erlauben, Energie effizient und kostengünstig umzuwandeln, Umweltverschmutzung zu verringern, Lebensmittel zu produzieren und die Gesundheit der Menschen zu verbessern. Ambitioniertes Ziel des Teams um Prof. Lei ist es, durch innovative Theorien, Experimente und Modellierungen in nur einem Jahrzehnt ein besseres Verständnis von den elektronischen, magnetischen und plasmonischen Wechselwirkungen im Nanometerbereich zu erlan-gen und so praktische Anwendungen zu ermöglichen. Im selben Zeitraum streben die Forscher an, die wissenschaftlichen Vorausset-zungen dafür zu schaffen, mit Hilfe neuer Schaltungen und Chips industrietaugliche dreidimensionale Nanostrukturen, etwa Gassen-soren und Superkondensatoren, in Serie zu fertigen. Dafür bedarf es geeigneter Substrate, auf denen sie montiert werden. Die dazu von der Forschergruppe meistangewandte Methode ist die Oberflächen-strukturierung mit Hilfe ultradünner Aluminiumoxid-Membranen. Mit den im Vergleich zu einem menschlichen Haar rund 200 Mal dünneren Membranen ist es möglich, großflächig geordnete Ober-flächennanostrukturen mit einer gut definierbaren Nanoarchitektur herzustellen. So kann die Performance funktionaler Bauelemente wie Speichermedien, Gassensoren und Biosensoren gegenüber her-kömmlichen Komponenten deutlich gesteigert werden. Die Nachwuchsforschergruppe 3D-Nanostrukturierung stärkt die Position des Instituts für Mikro- und Nanotechnologien IMN Macro- Nano® als eine der führenden Forschungseinrichtungen im Bereich der Mikro-Nano-Integration in Deutschland. 23 Wissenschaftler entwickeln hier unter der Leitung von Prof. Yong Lei effiziente und kostengünstige Technologien und Verfahren zur Planung und Her-stellung dreidimensionaler Nanobauelemente der nächsten Gene-ration. Zur Forschergruppe, erst seit 2012 am Zentrum für Inno-vationskompetenz im IMN MacroNano® etabliert, stießen 2013 sieben neue, im Bereich 3D-Nanostrukturierung hochqualifizierte Wissenschaftler hinzu. Sie unterstützen maßgeblich die Arbeit der Forschergruppe: die Integration von Nanostrukturen in makrosko-pische Bauelemente, etwa Sensoren und Energiespeicher. „Wir arbeiten an der Entwicklung von Hochleistungsdatenspeichern für Computer.“ Indem man die Eigenschaften von Nanostrukturen für Makrosyste-me nutzt, werden diese mit völlig neuen Funktionalitäten ausgestat-tet. Bereits heute sind Mikrosysteme im Alltag weit verbreitet, zum Beispiel in Autos und Computern. Das Potenzial der Mikro-Nano- Integration, um Anwendungen des täglichen Lebens zu verbessern, ist gigantisch – vor allem auf den Gebieten Green Energy, Life Sci-ence und Photonik, also der Entwicklung optischer Technologien zur Speicherung, Verarbeitung und Übertragung von Informationen. Die Wissenschaftler der TU Ilmenau streben vielfältigste konkrete Anwendungen an: Flexible organische Hochleistungsdatenspeicher für Computer und tragbare elektronische Geräte, etwa Smartpho-nes und Tablet-PCs; Super-Kondensatoren mit hoher Energie- und Leistungsdichte, die zum Beispiel Autobatterien als Energiespei-chermedium unterstützen oder gar ersetzen; Brennstoffzellen, die Wasser effizient in Wasserstoff und Sauerstoff spalten, um erneu-erbare Energie herzustellen.


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