Pressemitteilungen

In der Medizin werden Magnetfelder von Herz- und Hirnaktivitäten gemessen, um Krankheiten frühzeitig zu diagnostizieren. Um auch kleinste Magnetfelder zu messen, arbeiten Forschende des Fraunhofer IAF an einem neuen Ansatz: der Diamant-basierten Laserschwellen-Magnetometrie. Dabei soll Diamant mit einer hohen Dichte an Stickstoff-Vakanz-Zentren in einem Lasersystem eingesetzt werden. Nun ist den Forschenden ein Meilenstein gelungen: Sie konnten die weltweit erste Messung magnetfeldabhängiger stimulierter Emission zeigen und sogar einen neuen Kontrast-Rekord aufstellen. Damit haben sie erstmals das Prinzip der Laserschwellen-Magnetometrie demonstriert. Publiziert wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science Advances.

Hyperpolarisierte Kernspinresonanz ermöglicht große medizinische Fortschritte in der molekularen Diagnostik, etwa für Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder die Krebstherapie. Im Rahmen des EU-Verbundprojekts »MetaboliQs« entwickelten sieben Partner unter Koordination von Fraunhofer IAF und NVision ein Mikroskopie-Verfahren, das es mittels diamantbasierter Hyperpolarisation erstmals ermöglicht, Stoffwechselprozesse auf Einzelzellebene zu analysieren. Zudem gelang es dem Verbund, Hyperpolarisation mit der PHIP-Methode erfolgreich in anwendungsnahen MRT-Versuchen zu demonstrieren.

Das Fraunhofer IAF entwickelt Quantenmagnetometer auf Basis von Diamant. Sie sollen magnetische Felder mit einer räumlichen Auflösung von wenigen Nanometern bis hin zu einzelnen Elektronen- und Kernspins nachweisen. Auf der diesjährigen LASER World of PHOTONICS präsentiert das Forschungsinstitut gleich zwei vielversprechende Projekte.

Qualität sichern ohne Zeit zu verlieren: Besonders Unternehmen aus der Pharma-, Chemie- und Lebensmittelbranche sind darauf angewiesen, höchste Qualitätsanforderungen zu erfüllen und zugleich Produktionsprozesse zu optimieren. Das Fraunhofer IAF hat in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Centre for Applied Photonics für solche Anwendungen ein integrierbares Messsystem entwickelt, das mit Hilfe von maschinellem Sehen gezielt Proben erkennt und innerhalb von wenigen Millisekunden mittels laser-basierter Infrarotspektroskopie kontaktfrei verifiziert.

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) und ein europäisches Konsortium, bestehend aus IRnova AB (Schweden) als federführendem Unternehmen, Leonardo UK (Vereinigtes Königreich) und Fraunhofer IAF (Deutschland), haben die endgültige Vereinbarung und Vertragsunterzeichnung für die Entwicklung von hochleistungsfähigen Infrarotdetektoren auf Basis von Typ-II-Übergittern (»Type-2 Super Lattice«, T2SL) bekannt gegeben.

Das Projekt »EdgeLimit-Green ICT« zur Realisierung von energiesparsamen Mobilfunkbasisstationen ist gestartet. Die Fraunhofer-Institute IAF und IIS wollen mit der Universität Freiburg und Industriepartnern bis 2025 auf der Grundlage AlScN-basierter Komponenten und bedarfsgerechter Steuerung ein energieeffizientes Edge-Cloud-Mobilfunksystem entwickeln und unter Praxisbedingungen testen. Das BMBF fördert das Projekt im Rahmen der »Green ICT«-Initiative.

Auf dem Weg zur Anwendung von Quantencomputern: Im Projekt »SPINNING« arbeiten nationale Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft an einem kompakten, skalierbaren Quantenprozessor, der auf Spin-Qubits in Diamant basiert und sich an herkömmliche Computer anbinden lässt. Damit will das Projekt einen wichtigen Beitrag zum Ökosystem der deutschen Quantentechnologie leisten. Das BMBF fördert »SPINNING« mit 16,1 Mio. €. Das Fraunhofer IAF koordiniert das Projekt, in dem 28 Partner zusammenarbeiten.

Ab 2022 wollen Forschende des Fraunhofer IAF erstmals in Europa statistische Daten zur Varianz von Qubits vorlegen, die mit unterschiedlichen Halbleitertechnologien erzeugt werden. Mit Unterstützung des BMBF schafft das Institut hierzu einen neuartigen On-Wafer-Prober an, der mehr als 200 Bauelemente gleichzeitig bei Qubit-Betriebstemperaturen von unter 2 K charakterisieren kann. Die zu gewinnenden Daten sind essenziell für den Aufbau einer europäischen Wertschöpfungskette industriell fertigbarer Quantencomputer auf Festkörperbasis.

Die Voraussetzungen für skalierbare Diamant-Quantenmikroprozessoren schaffen und so die wirtschaftliche Nutzbarkeit des Quantencomputings in Deutschland beschleunigen – daran arbeitet das Verbundprojekt »Deutsche Brilliance« seit 1. Dezember 2021. Das BMBF fördert die Kooperation zwischen Fraunhofer IAF, dem Start-up Quantum Brilliance und der Universität Ulm drei Jahre lang über die Maßnahme »Enabling Start-up« mit 15,6 Mio. Euro. Für den bestmöglichen Austausch zwischen den Projektpartnern nutzt das Team von Quantum Brilliance Räume am Fraunhofer IAF.

Nach insgesamt 14 erfolgreichen Jahren tritt Prof. Dr. Dr. Oliver Ambacher als Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF zurück. Seit dem 1. Januar 2022 hat Prof. Dr. Rüdiger Quay kommissarisch die geschäftsführende Institutsleitung inne.