Ein Applikationslabor für Quantensensorik

Am Fraunhofer-Institut für angewandte Festkörper­physik In Freiburg entsteht ein Applika­tions­labor, um den Transfer von Forschungs­entwick­lungen aus dem Bereich der Quanten­sensorik in indus­tri­elle Anwen­dungen voran­zu­bringen. Damit sollen inte­res­sierte Unter­nehmen und insbe­sondere regionale kleine und mittlere Unter­nehmen sowie Start-ups die Möglich­keit erhalten, das Innova­tions­potenzial von Quanten­sensoren für ihre spezi­fischen Anforde­rungen zu evalu­ieren. Sowohl das Land Baden-Württem­berg als auch die Fraun­hofer-Gesell­schaft fördern das auf vier Jahre angelegte Vorhaben mit jeweils einer Million Euro.

Das Applikationslabor wird im Rahmen des Fraunhofer-Leit­projekts QMag, kurz für Quanten­magneto­metrie, errichtet. In dem Projekt entwickeln Forscher von sechs Fraunhofer-Instituten in Zusammen­arbeit mit den Univer­sitäten Stuttgart und Boulder in den USA Quanten­sensoren für den hoch­empfind­lichen Nachweis von Magnet­feldern. Um den Transfer dieser Quanten­sensoren in indus­trielle und medizin­tech­nische Anwen­dungen zu stärken, wird das Fraunhofer-IAF im neuen Applika­tions­labor mehrere Quanten­magneto­meter in Betrieb nehmen, um diese Partnern aus Wissen­schaft und Wirt­schaft verfügbar zu machen.

Die Quantenmagnetometer im Applika­tions­labor werden speziell für die Nutzung durch Unter­nehmen optimiert und eignen sich so zur Evalua­tion verschie­denster indus­tri­eller Frage­stel­lungen. Ebenso wird eine Platt­form für Service- und Auftrags­messungen entstehen, damit Industrie­kunden die Leistungs­fähigkeit von Quanten­sensorik mit der von klassischen Sensor­systemen vergleichen zu können. Um die Nutzung und Bedienung der Quanten­sensoren zu erleichtern, sollen Software-Pakete entwickelt werden, die sich auf die Anforde­rungen der jeweiligen Appli­ka­tion anpassen lassen.

Viele Industriebranchen erleben derzeit eine rasante techno­lo­gische Entwick­lung zu immer genauerem Monito­ring und Control­ling ihrer Fertigung. Die zunehmenden Ansprüche an Genauig­keit und Drift­stabi­lität von Sensor­systemen erfordert in naher Zukunft einen Techno­logie­sprung hin zur Quanten­sensorik. Die Forschung dazu fand jedoch bislang im akade­mischen Rahmen statt und die entwickelten Quanten­sensoren erweisen sich als zu groß und nicht robust genug für den Einsatz in inno­va­tiven Produkten. Dies betrifft beispiels­weise die boomende Halb­leiter­industrie.

„Bisher angewendete Methoden zur Messung kleinster Leck­ströme in Halb­leiter­bau­elementen sind sehr auf­wändig und teuer und deshalb nur sehr einge­schränkt verfügbar. Die Quanten­magneto­metrie hat nun das Potenzial, zu einer Standard­methode bei der Entwick­lung, Charak­teri­sie­rung und Abweichungs­analyse von inte­grierten Schaltungen zu werden“ sagt Helmut Angerer von Infineon Techno­logies. Auch Bereiche wie die Medizin­technik, Sicher­heits­technik, Naviga­tion, Geologie sowie satelliten­geschützte Erd­beob­achtung werden von einem schnelleren Transfer der Quanten­sensorik-Forschung in indus­tri­elle Anwen­dungen profi­tieren.

Fh.-IAF / RK

Weitere Infos

• Quantenmagnetometrie, GF Diamantbauelemente, Fraunhofer-Institut für angewandte Festkörperphysik, Freiburg