Pressemitteilungen

Gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie hat das Fraunhofer IAF im Rahmen des EU-Projekts CHEQUERS einen tragbaren Gefahrenstoffscanner entwickelt. Der Sensor erkennt explosive, toxische oder anderweitig gefährliche Substanzen in Echtzeit und soll Einsatzkräften zur Vor-Ort-Detektion an Tatorten oder nach Unfällen dienen. Am 25. April traf sich das Projektkonsortium zum offiziellen Projektabschluss.

Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI entwickelt Drahtlosübertragungssysteme der nächsten Generation (Beyond 5G) basierend auf Terahertz (THz)-Technologie. Dabei erlaubt die THz-Technologie wesentlich höhere Datenraten als aktuelle 4G- und 5G-Mobilfunktechnik. Forschenden der Abteilung Photonische Netze und Systeme ist gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF nun erstmals gelungen, ein 4K-Video in Echtzeit über einen drahtlosen THz-Link zu übertragen. Über den THz-Link konnte eine drahtlose Übertragungskapazität von 100 Gbit/s demonstriert werden.

Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher aus sechs Instituten haben sich zusammengeschlossen, um Quantenmagnetometer für unterschiedliche industrielle Anwendungen zu entwickeln. Am 14. Mai 2019 fand die offizielle Auftaktveranstaltung für das Fraunhofer-Leitprojekt Quantenmagnetometrie, kurz QMag, in Berlin statt.

Einem Fraunhofer-Forscherteam ist es gelungen, die Funktionalität von GaN Power ICs für Spannungswandler signifikant zu steigern: Am Fraunhofer IAF integrierten die Forscher Strom- und Temperatursensoren zusammen mit Leistungstransistoren, Freilaufdioden und Gate-Treibern auf einem GaN-basierten Halbleiterchip. Diese Entwicklung ebnet den Weg für kompaktere und effizientere On-Board-Ladegeräte in Elektrofahrzeugen.

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.

Stellen Sie sich vor, Sie halten zwei Medikamente in Händen. Eines von beiden ist ein Plagiat, das andere ist das Original. Beide sind optisch identisch. Lassen sich die beiden Präparate trotzdem unterscheiden? Die Antwort lautet: Ja. Am Fraunhofer IAF arbeiten Experten an einem Quantenkaskadenlaser (QCL), der Medikamente in Bruchteilen einer Sekunde exakt identifizieren kann.

Die Bildgebung der Magnetresonanztomographie (MRT) soll revolutioniert werden: Mit Diamanten auf der Nanometerskala soll Tumorgewebe in Zukunft schneller erkannt und besser vom gesunden Nachbargewebe abgegrenzt werden können. Um dieses Ziel zu erreichen, haben sich das Fraunhofer IAF, die Universität Ulm, die Firma NVision Imaging Technologies GmbH, die Hebrew University of Jerusalem und das Israeli Center for Advanced Diamond Technologies (ICDAT) in dem Verbundprojekt »DiaPol« zusammengeschlossen.

Vom 12. bis 14. März 2018 findet im Konzerthaus Freiburg die German Microwave Conference (kurz: GeMiC 2018) statt. Über 300 Delegierte aus der ganzen Welt befassen sich mit den Themen Mobilfunk und Radartechnik als Aspekte der Mikrowellentechnik, die unter anderem maßgeblich zur digitalen Umwälzung unserer Gesellschaft beitragen. Das Motto der diesjährigen Konferenz »Riding the Green Waves« zieht sich durch das aus wissenschaftlichen Vorträgen, Workshops und einer großen Herstellerausstellung bestehende Programm.

Seit dem 1. Januar 2018 leitet Prof. Dr. Oliver Ambacher erneut das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF. Von 2007 bis Ende 2016 stand der Physiker bereits an der Spitze des Freiburger Fraunhofer-Instituts und wurde nun zum zweiten Mal als Institutsleiter berufen.

Bei der Heterointegration werden Komponenten aus unterschiedlichen Halbleitertechnologien »monolithisch« in einem Chip eingebettet, um mehr Funktionalität und eine verbesserte Leistung zu erzielen. Aufbauend auf dem Konzept der Heterointegration entwickeln Forscher des Fraunhofer IAF zusammen mit Projektpartnern Integrationsschemata für innovative Elektroniksysteme. Das IAF präsentiert seine Hochleistungs-Komponenten für die Hochfrequenz- und Leistungselektronik der nächsten Generation auf der Messe »Productronica« vom 14. bis 17. November 2017.

Licht hat einen enormen Einfluss auf unser Wohlbefinden und unseren Tag-Nacht-Rhythmus. Ob zum Synchronisieren unserer inneren Uhr oder zum Einschätzen von Gefahrensituationen – das Licht hat seit Urzeiten Auswirkungen auf unser Handeln und wird seitdem auch von uns Menschen erforscht. Moderne Arbeitsumgebungen entwerfen ganze Lichtkonzepte um unseren inneren Takt herum. Seit der Entwicklung der weißen LED ist die effiziente Leuchtdiode fest im Forschungskanon des Fraunhofer IAF verwurzelt. Bei dem aktuellen Forschungsprojekt SusLight befassen sich Experten unter anderem damit, wie unterschiedliche Farbwerte des LED-Lichts auf Betrachter wirken.

Um die Position der europäischen Halbleiter- und Elektronikindustrie im globalen Wettbewerb zu stärken, entsteht mit elf Fraunhofer-Instituten des Fraunhofer-Verbunds Mikroelektronik und zwei Instituten der Leibniz-Gemeinschaft die standortübergreifende »Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland« (FMD). Sie wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit insgesamt 350 Millionen Euro unterstützt. Am 18. Juli feierte das Fraunhofer IAF den Auftakt für die FMD in Baden-Württemberg.

Jede chemische Substanz absorbiert einen ganz individuellen Anteil infraroten Lichts. Wie ein menschlicher Fingerabdruck kann diese Absorption mit optischen Verfahren zum Identifizieren von Stoffen genutzt werden. Solche Verfahren finden beispielsweise in der chemischen Industrie, aber auch im Gesundheits-Bereich oder der Kriminalistik Verwendung. Plant ein Unternehmen ein neues Vorhaben, benötigt es dafür oft individuell zugeschnittene Sensorlösungen. Auf der Suche nach dem passenden System erhalten sie nun Unterstützung durch die EU-geförderte Pilotlinie MIRPHAB (Mid InfraRed PHotonics devices fABrication for chemical sensing and spectroscopic applications) für den Aufbau von Sensorik und Messtechnik im mittleren Infrarot (MIR), an der gleich drei Fraunhofer-Institute beteiligt sind.

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF hat die weltweit erste Halbbrückenschaltung der wichtigen 600-Volt-Klasse entwickelt, bei der alle elektronischen Komponenten »monolithisch« auf einem Chip eingebettet sind. Monolithisch integrierte Halbbrücken sind Schlüsselbausteine für kompakte Spannungswandler und ermöglichen einen großen Effizienzgewinn in der Leistungselektronik. Basis hierfür ist der Einsatz des Halbleitermaterials Galliumnitrid (GaN).

Die Europäische Raumfahrtagentur ESA wird in den kommenden Jahren eine Reihe neuer Wettersatelliten ins All schicken, die wichtige meteorologische Messgrößen wie Niederschlag, Wasserdampf oder Temperatur besser denn je messen können. Herz dieser Messgeräte sind extrem empfindliche Mikrowellenverstärker, die am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF entwickelt wurden. Diese können auch sehr schwache Signale aus der Umwelt wahrnehmen, die für genauere Wettervorhersagen wichtig sind.

Um die Position der europäischen Halbleiter- und Elektronikindustrie im globa-len Wettbewerb zu stärken, haben elf Institute des Fraunhofer-Verbunds Mik-roelektronik gemeinsam mit zwei Instituten der Leibniz-Gemeinschaft ein Konzept für eine standortübergreifende Forschungsfabrik für Mikro- und Nanoelektronik erarbeitet. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt die dazu nötigen Investitionen. Die Bundesforschungsministerin Prof. Dr. Johanna Wanka übergab am 6. April 2017 die Bewilligungsbescheide – 280 Millionen Euro für Fraunhofer und 70 Millionen Euro für Leibniz.