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76 Forschung auf höchstem Niveau | Forschergruppe 3D-Nanostrukturierung FORSCHERGRUPPEN 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. „Wir erforschen dreidimensionale Nanobauelemente der nächsten Generation.“ In der Nachwuchsforschergruppe 3D-Nanostrukturierung entwickeln 24 Wissenschaftler unter der Leitung von Prof. Yong Lei effiziente und kostengünstige Technologien und Verfahren zur Konzeption und Herstellung dreidimensionaler Nanobauelemente der nächs-ten Generation. Die Forschergruppe, von 2012 bis 2016 Teil des Zentrums für Innovationskompetenz am Institut für Mikro- und Na-notechnologien IMN MacroNano®, wurde 2016 durch fünf in der 3D-Nanostrukturierung hochqualifizierte Wissenschaftler verstärkt. Sie unterstützen maßgeblich die Arbeit der Gruppe: die Integration von Nanostrukturen in makroskopische Bauelemente, etwa Sensoren und Energiespeicherelemente. Indem man die Eigenschaften von Nanostrukturen für Mikrosysteme nutzt, werden diese mit völlig neuen Funktionalitäten ausgestattet. Bereits heute sind Mikrosysteme im Alltag weit verbreitet, zum Bei-spiel in Fahrzeugen und Computern. Das Potenzial der Mikro-Nano- Integration, Anwendungen des täglichen Lebens zu verbessern, ist gigantisch – vor allem auf den Gebieten Energieumwandlung und -speicherung. Die Wissenschaftler der TU Ilmenau streben vielfäl-tigste konkrete Anwendungen an: Natrium-Ionen-Akkumulatoren mit hohen Energie- und Leistungsdichten als Alternative zu her-kömmlichen Lithium-Ionen-Akkus, solare Wasserspaltungszellen zur Wandlung von Sonnenenergie in wasserstoff-basierte Brennstoffe und Superkondensatoren mit hoher Energiespeicherfähigkeit als komplementäre Ergänzung zu Batterien in der Energieversorgung. Nanostrukturen sind eine vielversprechende Grundlage für die Her-stellung leistungsfähiger Energiespeicher- und Energiewandlungs-bauelemente. In Prof. Leis Forschergruppe werden hochentwickelte templat-unterstützte 3D-Nanostrukturierungstechniken angewandt, um Nanostrukturarrays funktioneller Materialien für effiziente Ener-gieanwendungen herzustellen. So erforschten und produzierten die Wissenschaftler eine große Bandbreite dreidimensionaler Nano-strukturen mit ausgezeichneten Charakteristika: große spezifische Oberfläche, hohe Regularität, steuerbare nanoskalige Eigenschaften. Diese fortschrittlichen Eigenschaften bieten hohes Innovationspo-tenzial für verschiedene Energiewandlungs- und -speicherbauteile. So konnte eine deutliche Verbesserung der Leistung von Natrium- Ionen-Akkus, solaren Wasserspaltungszellen und Superkondensato-ren erzielt werden und die Forschergruppe veröffentlichte rund 50 einschlägige Artikel in renommierten Fachzeitschriften.


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