Miniaturisierung braucht Quantenphysik

| Redakteur: Stéphane Itasse

Weltweit erstes tragbares ESR-Spektrometer. Der Laborprototyp ist am IQST-Stand auf der Hannover Messe 2019 auch in Aktion zu sehen.
Weltweit erstes tragbares ESR-Spektrometer. Der Laborprototyp ist am IQST-Stand auf der Hannover Messe 2019 auch in Aktion zu sehen. (Bild: IQST)

Die Miniaturisierung führt in die Welt der kleinsten Teilchen, wo die Gesetze der Quantenphysik regieren. Eine neue Forschungskooperation überführt jetzt quantenmechanische Prozesse in Produkte und zeigt erste Ergebnisse auf der Hannover Messe 2019.

Die Universitäten Stuttgart und Ulm haben zusammen mit dem Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart ein interdisziplinäres Kompetenzzentrum für Quantenwissenschaft und –technologie (IQST) gegründet. Damit der Sprung von der Grundlagenforschung in die Anwendung gelingt, arbeiten die Wissenschaftler am IQST nicht nur mit Ingenieuren, sondern unterhalten auch Kontakte zu Partnern aus der Industrie, insbesondere in Baden-Württemberg mit Bosch, Zeiss und Bruker.

Forschung an Produkten

Bei der Umsetzung von quantenmechanischen Prozesse in Produkte geht es vor allem um Grundlagen für die Entwicklung von Produkten im Bereich der:

  • Informationstechnik: leistungsfähige Quantencomputer oder abhörsicherer Datentransfer,
  • Energietechnik: verlustarme Hochtemperatursupraleiter zum effizienten Energietransport und
  • Sensortechnik: hochpräzise Biosensoren und Minilabore („lab-on-a-chip“-Systeme) oder hoch sensitive Magnetresonanztomographie.

Die Kern- und Elektronenspinresonanz-Spektroskopie (NMR- und ESR-Spektroskopie) wird am Institut für Intelligente Sensorik der Universität Stuttgart im Rahmen der IQST-Aktivitäten an der Miniaturisierung von NMR- und ESR-Spektrometern mittels mikroelektronisch integrierter Schaltungen geforscht. Aus diesen Forschungsaktivitäten sind die Prototypen eines handgroßen NMR-Spektrometers sowie der weltweit erste Laborprototyp eines tragbaren ESR-Spektrometers hervorgegangen, welche beide auf dem Stand ausgestellt werden und zum Ausprobieren einladen.

Mögliche Anwendungen solcher tragbaren NMR- und ESR-Spektrometer liegen dabei in der Qualitätskontrolle für Industrie 4.0. Darüber hinaus finden sich Anwendungen in der Materialforschung sowie der personalisierten Medizin.

Neuartige Sensoren möglich

Forschung im Bereich der Atomphysik ermöglicht die Realisierung neuartiger Sensorkonzepte, wie die Detektion minimaler Konzentrationen eines Spurengases in einem hohen Hintergrundgasdruck. Diese Messtechniken werden an Rubidiumdampf getestet. Das Auslesen der atomaren Zustände kann durch integrierte Schaltungen auf Glas optimiert werden.

Zentrum für Integrierte Quantenwissenschaft und –technologie (IQST) auf der Hannover Messe 2019: Halle 2 Stand A 18 (Gemeinschaftsstand Baden-Württemberg International)

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Maschinenmarkt.

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