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Brustkrebs-Diagnose in Echtzeit

Die Entwicklung von effizienten und schonenden Methoden zur Diagnose von Brustkrebs auf Basis von Blut steht im Fokus der neuen Arbeitsgruppe "Nanozelluläre Wechselwirkungen" am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP. Geleitet wird die Gruppe am Standort CAN in Hamburg seit dem 1. Juli 2020 von Dr. Neus Feliu Torres. Sie ist eine von fünf "High Potentials", die Fraunhofer 2019 mit seinem "Attract"-Programm gewinnen konnte. Mittels der "Liquid Biopsy"-Verfahren, die sie im Projekt LIBIMEDOTS entwickeln möchte, sollen bei Brustkrebspatientinnen u. a. Krankheitsstatus und Krankheitsverlauf in Echtzeit verfolgt werden können.

Brustkrebs ist der am häufigsten diagnostizierte Tumor bei Frauen. Konventionell erfolgt die Diagnose über eine Biopsie, um zu klären, ob es sich etwa bei einem verdächtigen Knoten um eine harmlose oder krankhafte Gewebeveränderung handelt. Dabei entnimmt die Ärztin oder der Arzt kleine Gewebeteile, die im Labor untersucht werden. Das Ergebnis liegt nach etwa vier bis fünf Tagen vor. Gewebebiopsien sind also zeitaufwendig und liefern keine Echtzeit-Aussagen zu Krankheitsstatus und Krankheitsverlauf. Zudem sind sie invasiv, kostspielig, schmerzhaft und können auch riskant sein.

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Damaszener Stahl aus dem 3D-Drucker

Autorin: Yasmin Ahmed Salem, M.A., Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH, Düsseldorf; in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen

Durch geschickte Temperaturvariation lässt sich ein Verbundwerkstoff mit unterschiedlich harten Metallschichten erzeugen

Das Material genießt einen legendären Ruf. Damaszener Stahl ist gleichzeitig hart und zäh, weil er aus Schichten unterschiedlicher Eisenlegierungen besteht. Das machte ihn im Altertum zum Material der Wahl vor allem für Schwertklingen. Jetzt hat ein Team des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung in Düsseldorf und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik in Aachen ein Verfahren entwickelt, mit dem man Stahl im 3D-Drucker schichtweise fertigen und dabei die Härte jeder einzelnen Lage gezielt einstellen kann. Solche Verbundwerkstoffe könnten für den 3D-Druck von Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt oder von Werkzeugen interessant sein.

Durch den Laserstrahl lässt sich die Kristallstruktur verändern

Zwar gibt es heute Eisenlegierungen, die zugleich hart und zäh sind, sie lassen sich aber oft nicht gut mit 3D-Druckern, dem Mittel der Wahl für viele komplexe oder individuell gestaltete Bauteile, verarbeiten. Deshalb haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik eine Technik entwickelt, mit der sich direkt beim 3D-Druck aus einem einzigen Ausgangsmaterial ein Stahl erzeugen lässt, der abwechselnd aus harten und duktilen, das heißt weichen Schichten aufgebaut ist, – eine Art Damaszener Stahl also.

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Am 1. April 2020 startete die von der EU geförderte Initiative "FlexFunction2Sustain".

Das im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union geförderte Projekt wird die kunststoff- und papierverarbeitende Industrie bei der Bewältigung ökologischer Herausforderungen auf dem Weg ins digitale Zeitalter unterstützen. 19 europäische Partner, darunter auch die Fraunhofer-Institute FEP, IAP und IVV, bündeln ihre Kompetenzen, ihr praktisches und wirtschaftliches Know-how und ihre technische Infrastruktur, um ein nachhaltiges offenes Netzwerk für Innovationen zu schaffen. Dieses Open Innovation Test Bed für nanofunktionalisierte Kunststoff- und Papieroberflächen und -membranen unterstützt innovative KMUs und Unternehmen dabei, den Zeitaufwand und die Entwicklungskosten von der Idee bis zur Markteinführung neuer Produkte maßgeblich zu reduzieren.

Nanofunktionalisierung für intelligente und nachhaltige Kunststoffoberflächen

Materialien auf Kunststoff- und Papierbasis werden in vielen Produkten des täglichen Lebens eingesetzt. Sie finden Anwendung in Multimilliarden-Euro-Märkten zum Beispiel als Lebensmittel- und Pharmaverpackungen, Möbeloberflächen, membranbasierte Filtersysteme, oder medizinische Produkte. Neue Möglichkeiten ergeben sich aus dem Ersatz von Glas und Metall durch nanofunktionalisierte Kunststoff- oder Papieroberflächen. Diese erlauben die Reduzierung von Gewicht und Kosten und die Etablierung neuer Produktdesigns wie das biegbare Display. Zu den geforderten Funktionalitäten gehören z.B. der Schutz vor korrosiven Gasen wie Wasserdampf und Sauerstoff, elektrisch leitfähige Folien, antimikrobielle und antivirale Oberflächen oder eine Beständigkeit gegenüber Chemikalien. Moderne Lösungen beruhen oft auf Verbund- oder Mehrschichtmaterialien. Diese Verbundstoffe sind aber weder vollständig rezyklierbar noch kompostierbar/ abbaubar. Zudem werden viele Kunststoffprodukte aus Mineralöl anstatt aus erneuerbaren Rohstoffen synthetisiert.

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Fraunhofer ENAS ehrt Chemnitzer Nachwuchswissenschaftler mit dem Forschungspreis 2019

Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS verlieh zum neunten Mal seinen Forschungspreis. In diesem Jahr ehrt das Institut den Chemnitzer Wissenschaftler Dr. Christian Helke. Mit der Entwicklung von Technologien zur Nanostrukturierung ermöglichte Christian Helke die Herstellung zweier neuartiger Reflektorsysteme für mikrooptische Bauteile. Der Preis wurde am 17. Dezember 2019 vom kommissarischen Leiter des Fraunhofer ENAS, Prof. Dr. Thomas Otto, in Chemnitz vergeben.

Dr. Christian Helke erhielt den Fraunhofer ENAS Forschungspreis 2019 aufgrund seiner herausragenden wissenschaftlichen Ergebnisse mit hoher Anwendungsrelevanz. Der Schwerpunkt seiner Arbeiten liegt auf der Entwicklung von Technologien für Fabry-Pérot-Filter. Den Preisträger arbeitet institutsübergreifend und ist hervorragend vernetzt.  Auf dieser Basis warb er zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit Industriepartnern ein und trug mit seinen wissenschaftlichen Beiträgen zur Erhöhung der internationalen Sichtbarkeit des Fraunhofer ENAS bei. Dr. Martin Ebermann von der InfraTec GmbH Infrarotsensorik und Messtechnik in Dresden hielt die Laudatio auf den diesjährigen Preisträger.

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Neues Forschungsprojekt zwischen Fraunhofer IAP und Korean Electronics Technology Institute (KETI)

Quantenpunktbasierte Farbfilter für MikroLEDs sind eine der vielversprechendsten Zukunftstechnologien für Displays. Durch diese Technologie werden Displays noch brillanter, effizienter und sogar dünner, im Vergleich zu Displays mit herkömmlichen Farbfiltern. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP und KETI arbeiten im neuen Forschungsprojekt "CoCoMe" gemeinsam an der Entwicklung von gedruckten QD-Farbfiltern MikroLEDs.

Quantenpunkte sind Nanokristalle mit optischen, magnetischen oder elektronischen Eigenschaften. Diese Nanokristalle haben einen Durchmesser von ca. 1-10 nm. Der kleine Durchmesser bewirkt, dass in den Kristallen sogenannte Quanteneffekte auftreten. Dabei gibt es eine ganze Klasse von Materialien, meist Halbleiter-Materialien, aus denen Quantenpunkte (QDs) bestehen können. Über die Einstellung der Größe eines QD können dessen Eigenschaften gezielt für die gewünschte Anwendung angepasst werden. Dadurch sind die Anwendungsmöglichkeiten vielfältig.

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Kooperationsprojekt der TU Braunschweig von DFG und Fraunhofer bewilligt

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die Fraunhofer-Gesellschaft fördern ein trilaterales Projekt der Technischen Universität Braunschweig: Das Institut für Mikrotechnik entwickelt zusammen mit dem Mainzer Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme (IMM) und einem Anwendungspartner einen Nanopartikelreaktor, mit dem neue Darreichungsformen für moderne pharmazeutische Wirkstoffe realisiert werden können. Ziel des Förderprogramms für trilaterale Projekte ist, Erkenntnisse aus DFG-geförderten Vorhaben schneller in die Wirtschaft zu übertragen.

Die insgesamt sieben Projekte, bei denen Hochschulen, Fraunhofer-Institute und Unternehmen miteinander kooperieren, werden mit insgesamt sechs Millionen Euro für drei Jahre gefördert, darunter z.B. das Projekt:

"DLS-Feedback-regulierte kontinuierliche Partikelproduktion" (Projektleiter: Prof. Dr. Andreas Dietzel, TU Braunschweig, Prof. Dr. Michael Maskos, Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM, Mainz; Anwendungspartner: ConSenxuS GmbH, Ober-Hilbersheim).

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Pressemitteilung der DFG

Projekt APRONA auf der LABVOLUTION: automatisierte Produktion von Nanopartikeln mit flexibler roboterbasierter Plattform

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC präsentiert auf der LABVOLUTION 2019 gemeinsam mit Projektpartnern eine flexible Roboter-basierte Plattform zur automatisierten Produktion von Nanopartikeln, die im BMBF-Verbundprojekt "APRONA" entwickelt wird. Im Rahmen dieses Projektes arbeiten vier Projektpartner zusammen – neben dem zum ISC gehörigen Translationszentrum Regenerative Therapien sind das Goldfuß engineering, Biametrics sowie BioTeSys. Der Verbund wird von BioRegio STERN koordiniert.

Dank großer Fortschritte in der Materialforschung stehen zahlreiche Nanopartikel mit diagnostischen und therapeutischen Eigenschaften zur Verfügung. Eine der größten Herausforderungen bei der Synthese von Nanopartikeln ist die Etablierung von Herstellungsverfahren, die reproduzierbare Produkteigenschaften sicherstellen und dabei den Anforderungen aus der personalisierten Medizin gerecht werden. Gerade die Herstellung von biofunktionalisierten Nanopartikeln könnte deshalb enorm von der Automatisierung des Prozesses profitieren. Mit Förderung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF wird im Verbundprojekt "APRONA" flexible, interaktive Robotertechnik für die Produktion von diagnostisch und/oder therapeutisch in-vivo oder in-vitro nutzbaren Nanopartikeln eingesetzt. Mittelfristig sollen nanopartikuläre Drug Delivery-Systeme unter GMP-konformen Bedingungen automatisiert hergestellt werden. GMP steht für Good Manufacturing Practice, d. h. die Einhaltung von internationalen Richtlinien zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Arzneimitteln und Wirkstoffen.

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Projekt BioSensing – Krankheitserreger mit Hilfe der Quantentechnologie erkennen

Krankheiten sicher diagnostizieren, multiresistente Keime identifizieren, beginnende Epidemien frühzeitig erkennen oder Gifte und Krankheitserreger im Trinkwasser und Lebensmitteln schon in geringsten Konzentrationen nachweisen – das sind große Herausforderungen und Ziele aktueller Forschung. Eines der aussichtsreichsten Werkzeuge für diese Aufgaben sind neuartige und stark verbesserte Biosensoren. Das Projekt "BioSensing" der Fraunhofer-Institute für Silicatforschung ISC, und für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME sowie des Instituts für Physik der Universität Leiden will die Grenzen moderner Biosensoren mit Hilfe der Quantentechnologie überwinden.

Mit Biosensoren sollen noch sicherere und effizientere Diagnosen im Bereich der Medizin ermöglicht werden. Doch die Forschung steht vor großen Herausforderungen. Die Sensoren sollen empfindlich genug sein, um schon kleinste Mengen an Krankheitserregern im Blut oder anderen biologischen Flüssigkeiten zu entdecken. Gleichzeitig sollen sie spezifisch und in Echtzeit selbst schwer zu diagnostizierende Krankheiten erkennen, damit wirksame Therapieverfahren frühzeitig greifen können.

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Neuartige Elastomerkomposite mit Nanofüllstoffen

Natürlicher Kautschuk aus Kautschukbäumen ist ein begrenzter Rohstoff. Synthetisch hergestellter Kautschuk reicht bisher im Abriebverhalten jedoch nicht an das natürliche Produkt heran und eignet sich daher nicht für LKW-Reifen. Ein neuartiger Synthesekautschuk erzeugt nun erstmals 30 bis 50 Prozent weniger Abrieb als Naturkautschuk.

LKW-Reifen müssen einiges aushalten: Durch die großen Lasten, die die "Brummies" durch die Lande transportieren und die vielen Kilometer, die sie Tag für Tag auf den Straßen zurücklegen, nutzen sie sich stark ab. Die Laufflächen der Reifen sind daher überwiegend aus Naturkautschuk aus Kautschukbäumen hergestellt, der die bisher hervorragendsten Abriebeigenschaften aufweist. Der künstlich hergestellte Synthesekautschuk kann zumindest in diesem Punkt bisher nicht an Naturkautschuk heranreichen. Das Problem beim Naturkautschuk: Die Versorgungssicherheit für diesen wichtigen Rohstoff ist gefährdet. In Brasilien, dem Ursprungsland des Kautschuks, vernichtet der Pilz Microcyclus ulei ganze Plantagen. Greift der Pilz auch auf den asiatischen Raum über, wo sich heute wichtige Anbaugebiete befinden, ist die Weltproduktion für Gummi bedroht.

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Neue Technologie für warmweiße LEDs

Leuchtdioden (LED) ermöglichen deutliche Energieeinsparungen gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln. Bezüglich der Lichtqualität sind allerdings herkömmliche Beleuchtungslösungen den LEDs noch überlegen, da LEDs nicht das volle Farbspektrum wiedergeben. Vor allem fehlt ein effizienter roter Leuchtstoff in LEDs, um wärmeres Weißlicht zu erzeugen. In dem Projekt EuroLED arbeiten vier Partner an der Entwicklung eines nanoskaligen Leuchtstoffsystems für weiße LEDs, das auf einem grundlegend neuen Konzept basiert. Mit der energieeffizienten Erzeugung von warmweißem Licht wollen sie die Akzeptanz für energiesparende LEDs in der Bevölkerung erhöhen.

Ähnlich wie Sonnenlicht beeinflusst die Farbtemperatur von Leuchtmitteln unser Wohlbefinden. Je mehr Rotanteile sich im wahrgenommenen Spektrum befinden, umso wärmer und angenehmer ist seine Wirkung auf uns. Vor 14 Jahren gelang es erstmals, mit LEDs eine physiologisch angenehmere Arbeitsatmosphäre, also warmes weißes Licht, zu erzeugen. Basis war der in Japan entwickelte rote Leuchtstoff CASN. Noch heute werden Weißlicht- LEDs zusätzlich mit dem roten Leuchtstoff beschichtet, um warmes weißes Licht zu erhalten. Jedoch ist CASN äußerst ineffizient, da es einen Großteil der Strahlung nahen Infrarot-Spektralbereich abgibt, welcher für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Die EuroLED-Partner entwickeln jetzt eine geeignete Alternative.

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Barrierepapiere für gedruckte Elektronik (EU-Projekt Supersmart)

Mit der Digitalisierung, dem Internet der Dinge und Industrie 4.0 gehen neue Anforderungen an glatte Papieroberflächen und Barriereschichten auf Papier einher. Für das Bedrucken von Papier mit gedruckter Elektronik werden glatte Oberflächen benötigt. Die Barriereschichten schützen gedruckte Elektronik vor Sauerstoff und Wasserdampf.

Um diese Thematik kümmern wir uns in dem europäischen Projekt "SUPERSMART" im Rahmen des Programmes "eit RawMaterials" in enger Kooperation mit industriellen und institutionellen Partnern. ORMOCER®e des Fraunhofer ISC wurden mit der Pilotbeschichtungsanlage des Fraunhofer IVV auf Papier aufgebracht. Diese Schicht verbessert synergistisch die Barriere in Verbindung mit einer anorganischen Beschichtung. Dabei wird eine ausgezeichnete Wasserdampfbarriere mit 1,8 g / (m² Tag) bei 23 °C und 85 % relativer Feuchte erzielt. Dies erlaubt die Anwendung von wasserdampfempfindlicher gedruckter Elektronik auf Papier. Mit unseren Entwicklungskapazitäten in diesem Bereich stehen wir Ihnen im Fraunhofer IVV zur Verfügung.  

mehr Info | EU-Projekt Supersmart

Nanoskalige 3D-Strukturen aus Metall mit Laserlicht erzeugen

In dem vom BMBF geförderten wissenschaftlichen Vorprojekt LAMETA untersuchen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM, ob die Herstellung metallischer Nanostrukturen aus der Gasphase mittels Laserdirektschreiben unter Ausnutzung der 2-Photonen-Absorption möglich ist, und welche Auflösungsgrenzen dabei erreicht werden können.

Unter dem Motto "Erkenne die Anfänge: Wer frühzeitig innovative Ideen testet, ist später ganz vorn dabei!" unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung sogenannte "Wissenschaftliche Vorprojekte" innerhalb des Förderprogramms Photonik Forschung Deutschland. Ziel ist es, neue Ergebnisse der Grundlagenforschung auf ihr späteres Marktpotential hin zu prüfen und zu beurteilen.

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Tribologie: Designregeln für extrem niedrige Reibungskoeffizienten

Das Phänomen der sogenannten Supraschmierung ist bekannt, es war jedoch auf atomarer Ebene bislang nicht zu erklären: Wie entsteht die extrem niedrige Reibung beispielsweise in Lagern? Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer-Institute IWM und IWS entschlüsselten gemeinsam einen universellen Mechanismus der Supraschmierung bei bestimmten diamantähnlichen Kohlenstoffschichten in Verbindung mit organischen Schmierstoffen. Auf dieser Wissensbasis ist es nun möglich, Designregeln für supraschmierende Schicht-Schmierstoff-Kombinationen zu formulieren. Die Ergebnisse präsentiert ein Artikel der Zeitschrift Nature Communications, Ausgabe 10.

Eine der wichtigsten Grundvoraussetzungen für nachhaltige und umweltfreundliche Mobilität ist, Reibung zu minimieren. Diesem wichtigen Vorhaben widmen sich Forschung und Wirtschaft bereits seit Jahren. Supraschmierung könnte nicht nur kleine, sondern extreme Reibungsreduzierungen erzielen. Würden beispielsweise die Reibung in den Motoren und Getrieben von Fahrzeugen auf minimale Werte vermindert, wie sie bei der Supraschmierung auftreten, sänke der jährliche globale CO₂-Ausstoß um viele Hundert Millionen Tonnen. Dieser Zukunftsvision sind zwei Fraunhofer-Institute einen wichtigen Schritt näher gekommen. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) finanzierten Projekt PEGASUS II haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden den atomaren Mechanismus aufgedeckt, der einer Supraschmierung in einem speziellen Reibpartner-System zugrunde liegt.

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Von der Forschung in die Schule – wie Nanotechnologie begreifbar wird

"Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik – der Bereich MINT ist nicht nur spannend und zukunftsweisend, er ermöglicht Personen kreativ tätig zu sein", begrüßte Prof. Dr. Alfred Forchel, Präsident der Universität Würzburg und Vorstandsvorsitzender der Initiative Junge Forscherinnen und Forscher (IJF) die Gäste der offenen Veranstaltung. Diese fand im Rahmen der Reihe »acatech am Dienstag« nach Augsburg und Nürnberg am 20. November erstmals in Würzburg statt und wurde von PD Dr. Marc-Denis Weitze (acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften) moderiert. Alles drehte sich um das Thema Nanotechnologie.

"Die Nanotechnologie ist ein universelles Werkzeug, um neue Materialien zu generieren", so Forchel weiter. Dieter Spath, Präsident der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften, begrüßte die TeilnehmerInnen und stellt heraus, dass die Akademie mit diesem Format den gesellschaftlichen Dialog um aktuelle, kontroverse Technologien fördern möchte.  Als Veranstaltungsort hatte sich acatech – passend zum Thema – das Fraunhofer Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg ausgesucht. Deren Institutsleiter, Prof. Dr. Gerhard Sextl, stellte die Einrichtung, deren Aufgaben sowie aktuelle Projektbeispiele aus der angewandten Forschung dar.

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Mikro-Energiesammler für das Internet der Dinge

Dünne organische Schichten können Maschinen und Geräten neue Funktionen verleihen. Zum Beispiel ermöglichen sie winzig kleine Energierückgewinner. Die sollen in Zukunft auf Rohren oder anderen Oberflächen angebracht werden, um bisher vergeudete Abwärme in Strom umzuwandeln. Experten vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden verwenden dafür Tinte auf der Basis von leitfähigen Polymeren.

Die IWS-Ingenieure haben dafür ein neues Verfahren entwickelt: Kleine Moleküle werden zu Polymeren zusammengesetzt, die negative Ladungsträger (Elektronen) transportieren können. Der "Clou", besteht darin, dass sich dieses Polymer anders als vergleichbare Polymere im flüssigen Zustand befindet. Damit drucken beziehungsweise sprühen sie sehr dünne und glatte organische Funktionsschichten auf Oberflächen. "Wir wollen so thermoelektrische Generatoren konstruieren, die zum Beispiel Sensoren an schwer zugänglichen Stellen mit Energie versorgen, an denen ein Batteriewechsel nicht sinnvoll, nicht möglich oder sehr teuer ist", berichtet Lukas Stepien, der gemeinsam mit Dr. Roman Tkachov im Fraunhofer IWS Dresden dieses Entwicklungsprojekt betreut. Speziell sei an warme Rohre gedacht, die nicht heißer als 100 Grad Celsius werden – bisher ist dies die Obergrenze für die untersuchten Polymere. "Diese Technologie wäre aber auch nützlich im ,Internet der Dinge’: Sensoren und andere elektronische Bauelemente könnten mit thermoelektrischen Generatoren ihren elektrischen Energiebedarf selbst decken. Eine Stromversorgung von außen wäre dann nicht mehr notwendig", ergänzt Lukas Stepien.

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Prof. Horst Weller erhält den ECIS Solvay-Prize 2018

Auf der diesjährigen Konferenz der "European Colloid and Interface Society" (ECIS) vom 2. bis 7. September in Ljubljana, Slowenien, wurde Professor Horst Weller der ECIS Solvay-Prize 2018 überreicht. Mit dem Preis werden seit 2001 europäische Wissenschaftler ausgezeichnet, die auf dem Forschungsgebiet der Kolloide und Grenzflächen über Jahre hinweg richtungsweisend sind.

In der Wissenschaft ist Weller vor allem für seine herausragenden Arbeiten auf dem Gebiet der Herstellung von kolloidalen Nanokristallen, deren Charakterisierung und Selbstassemblierung berühmt geworden. Zudem wurden bei der Preisverleihung besonders seine Arbeiten zur Oberflächenmodifizierung und zur Verwendung der Nanopartikel für medizinischen Anwendungen und in Hybridmaterialien hervorgehoben.

Ein Highlight war dabei die Entwicklung von Nanopartikeln zur Diagnose und zur Therapie in der Medizin, beispielsweise um Autoimmunerkrankungen zu bekämpfen, eine Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Eppendorf in Hamburg. Einen weiteren Durchbruch erreichte Weller in Kooperation mit der Technischen Universität Hamburg im Rahmen eines Sonderforschungsbereichs. Hier gelang es ihm, auf Basis von Nanopartikeln ein Hybridmaterial zu entwickeln, dass allen bisher veröffentlichten Systemen in Hinblick auf Belastbarkeit unter hohen und gleichmäßig einwirkenden mechanischen Belastungen deutlich überlegen ist.

"Der Preis ist ein großer Ansporn, diese Forschung erfolgreich weiter fortzusetzen", freut sich Weller. Professor Weller leitet das Zentrum für Angewandte Nanotechnologie CAN, ein Forschungsbereich am Fraunhofer IAP und hat zudem einen Lehrstuhl am Institut für Physikalische Chemie der Universität Hamburg inne.

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Laser mustern Lotuseffekt auf Flugzeuge

Schluss mit Reinigen: Fraunhofer IWS Dresden, TU Dresden und Airbus erzeugen wasser- und schmutzabweisende Nanostrukturen auf Flugzeugoberflächen.

Filigrane Gravuren auf Außenflächen von Flugzeugen sollen sicherstellen, dass die Luftströmung glatt bleibt und so den Luftwiderstand des Flugzeugs gering hält. Dafür haben Ingenieure am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, an der Technischen Universität Dresden und bei Airbus ein Laserverfahren entwickelt, das strukturierte Oberflächen mit hohem Durchsatz erzeugt, das die Oberflächenkontamination erschwert.

Das europäische Projekt "Laser4Fun", an dem das Fraunhofer IWS und Airbus mitarbeiten, zielt auf spürbare Vorteile für Fluggesellschaften und Passagiere ab: mit bloßem Auge kaum sichtbare Nanostrukturen auf ausgewählten Tragflächen sollen Wasser, Insekten, Schmutz und generell unerwünschte Verunreinigungen abweisen.

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Centrum für Angewandte Nanotechnologie CAN wird neuer Forschungsbereich am Fraunhofer IAP

Das Centrum für Angewandte Nanotechnologie (CAN) GmbH wurde am 1. Januar 2018 in das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP (Potsdam-Golm) integriert. Unter der Leitung des renommierten Chemikers Professor Horst Weller werden die 23 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ihre Forschungsarbeiten am Standort Hamburg fortsetzen. Im Fokus steht die Herstellung und Charakterisierung einer Vielzahl von Materialien in Form von Nanopartikeln und Nanocompositen.

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Nanopartikel helfen bei Malariadiagnose – neuer Schnelltest in der Entwicklung

Rund 429.000 Menschen sterben laut der WHO jährlich an den Folgen einer Malariaerkrankung. Betroffen sind vor allem tropische und subtropische Gebiete, insbesondere der afrikanische Kontinent. Im Forschungsprojekt "NanoFRET" entwickeln das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, das Institut für Tropenmedizin der Universität Tübingen und das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC einen diagnostischen Test zur Ermittlung des Erregers Malaria tropica im Blut. Ziel ist eine sensitive und zuverlässige Diagnose einer Infektion, damit die Behandlung der Patienten möglichst frühzeitig erfolgen kann.

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Zweiarmiger Roboter optimiert Produktion von Nanopartikeln

BMBF-Verbundprojekt APRONA gestartet: Entwicklung einer Automatisierungslösung zur Herstellung von Nanoteilchen für die Life-Sciences
Die BioRegio STERN Management GmbH ist Koordinator des neuen Verbundprojektes APRONA, das im September 2017 gestartet wurde. Innerhalb der nächsten zweieinhalb Jahre soll eine "Flexible roboterbasierte Plattform zur automatisierten Produktion von Nanopartikeln" entwickelt werden. Das Projekt wird im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) zur Förderung von KMU-zentrierten, strategischen FuE-Verbünden in Netzwerken und Clustern (KMU-NetC) mit rund 1,6 Millionen Euro gefördert.

mehr Info | APRONA-Flyer 2019 (PDF, 300 KB)

Nano meets Big Data - Auf dem Weg zur digitalen Beschichtung

Nanopartikel verändern Materialien zu Hochleistungswerkstoffen. Deshalb wird Nanotechnologie für vielfältige und unterschiedlichste Produkte auf dem Markt eingesetzt. Neue Partikel in Werkstoffe einzusetzen, bleibt jedoch eine Herausforderung, weil ungewiss ist, wie sie reagieren. Um die Entwicklungszeiten zu verkürzen und die Qualität der ganzen Prozesskette abzusichern, erfassen Wissenschaftler des Fraunhofer IPA die Prozessdaten und vernetzen die Produktion über die Cloud miteinander.

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Abwasser effektiv reinigen

Wasser ist lebenswichtig – Abwässer müssen daher möglichst effizient gereinigt werden. Möglich machen das keramische Membranen. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Hermsdorf konnten die Trenngrenze dieser Membranen nun deutlich herabsetzen und erstmals auch gelöste organische Moleküle mit einer Molaren Masse von nur 200 Dalton zuverlässig abfiltrieren. So lassen sich selbst Industrie-Abwässer effizient reinigen.

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Open-Access-Infrastruktur für die Pilotherstellung von Nanopartikeln und -kompositen

"Welche Chancen bietet die Nanotechnologie im Allgemeinen, bieten Nanopartikel für meine Produkte und Verfahren?" Bisher lässt sich diese Frage nicht so einfach beantworten. Herstellung und Modifizierung von Nanopartikeln sowie die Weiterverarbeitung erfordern spezielle technische Infrastruktur und komplexes Wissen. Für kleine und mittelständische Unternehmen lohnt sich der Aufbau dieser Infrastruktur "auf gut Glück" oft nicht. Und auch große Unternehmen scheuen die Risiken. So bleiben viele gute Ideen einfach in der Schublade.

Ein einfacher und offener Zugang zu hochklassiger Infrastruktur für die zuverlässige Produktion kleiner Chargen von funktionalisierten Nanopartikeln und Nanokompositen zu Testzwecken, das könnte Unternehmen aus Chemie und Pharmazie den Weg hin zu neuen nanobasierten Produkte erleichtern. Die Europäische Union hat im Rahmen des EU-Projekts CoPilot Mittel für den Aufbau einiger Pilotlinien und Open-Access-Infrastrukturen zur Verfügung gestellt. Ein Konsortium aus 13 Partnern aus Forschung und Industrie, darunter die Nanotechnologie-Spezialisten der niederländischen TNO und des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC in Würzburg sowie sieben Nanomaterialhersteller, baut die Open-Access-Pilotlinie derzeit in Würzburg auf. Dabei sollen zunächst auf der Basis von vier unterschiedlichen Modellsystemen die Partikelherstellung, -modifizierung und -kompoundierung im Pilotmaßstab etabliert werden. Die Herangehensweise soll im späteren Betrieb größtmögliche Variabilität und Flexibilität für die Pilotherstellung unterschiedlichster Partikelsysteme und Komposite ermöglichen. Zwei weitere Open-Access-Linien werden bei der TNO in Eindhoven und am Süddeutschen Kunststoffzentrum SKZ in Selb aufgebaut.

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Infektionen an Zahnimplantaten vermeiden

Eine Million Zahnimplantate werden jedes Jahr in Deutschland eingesetzt. Oft muss der Zahnersatz ausgewechselt werden, etwa wenn sich das Gewebe infiziert. Verursacher der Entzündungen sind Bakterien. Eine neue Plasma-Implantatbeschichtung, die mit Silberionen Erreger abtötet, soll Infektionen künftig verhindern.
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Prächtige Farben durch umweltfreundliche Kristalle

Quantum Dots haben für einen Qualitätssprung bei der Farbwiedergabe in LC-Displays gesorgt. Diese cadmiumbasierten Nanokristalle entpuppten sich allerdings als umweltschädlich. Fraunhofer-Forscher arbeiten gemeinsam mit einem Industriepartner an einer vielversprechenden Alternative: Quantum Dots aus Indiumphosphid.

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Nanopartikel in Sonnenschutzmitteln nachweisen

Viele Kosmetika wie Sonnencremes enthalten Titandioxid. Die Nanopartikel sind umstritten. Experten vermuten schädliche Wirkungen für Mensch und Umwelt. Die Teilchen lassen sich in den Cremes schwer nachweisen. Mit einer Messmethode von Fraunhofer-Forschern lassen sich die Partikel exakt bestimmen.

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Karl Mandel vom Fraunhofer-ISC erhielt Deutschen Studienpreis

Der Fraunhofer-Wissenschaftler Dr. Karl Mandel erhielt am 2. Dezember 2014 in Berlin den renommierten Deutschen Studienpreis der Körber-Stiftung. Überreicht wurde der Preis in Vertretung des Schirmherrn Norbert Lammert durch die Vizepräsidentin des Deutschen Bundestages Edelgard Bulmahn. Der Materialforscher vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC wurde für Inhalt und die Darstellung seiner Doktorarbeit und deren besondere gesellschaftliche Bedeutung ausgezeichnet. In seiner Dissertation geht es um "Wasserreinigung und Rohstoffrecycling mit nanomagnetischen Helfern". Der 28 Jahre alte Wissenschaftler promovierte an der Fakultät für Chemie und Pharmazie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg unter Professor Dr. Gerhard Sextl, Inhaber des Lehrstuhls "Chemische Technologie der Materialsynthese" und Leiter des Fraunhofer ISC. Dr. Mandel hat die praktischen Forschungsarbeiten für seine Dissertation am Fraunhofer ISC durchgeführt; jetzt leitet er dort den Bereich "Partikeltechnologie und Grenzflächen". Er erhielt den mit 25 000 Euro dotierten ersten Preis in der Sektion Natur- und Technikwissenschaften.

ISC-Presseartikel
(PDF-Datei, 140 KB, 4 Seiten)

Nano-Superkondensatoren für Elektroautos

Hierzulande ist das Interesse an Elektroautos mäßig. Dies könnte sich bald ändern: Neuartige Superkondensatoren mit Nanomaterialien sollen den Weg zum Massenmarkt ebnen. Sie können deutlich mehr Energie speichern als derzeit verfügbare Modelle.

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Andreas Stake vom Fraunhofer IFAM erhielt den FARBE UND LACK-Preis 2013

Am 7. November 2013 wurde B. Sc. Andreas Stake, Wissenschaftler der Lacktechnik des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen, mit dem FARBE UND LACK-Preis 2013 für den Fachbeitrag "Kratzfester UV-Lack mit intelligenter Oberfläche" ausgezeichnet. Dr. Michael Hilt, Vorsitzender der Fachgruppe Lackchemie in der Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V. (GDCh) und Dr. Sonja Schulte, Chefredakteurin Wissenschaft und Technik der FARBE UND LACK Redaktion, überreichten den Preis auf der Jahrestagung des Verbandes der Ingenieure des Lack- und Farbenfaches e. V. (VILF) in Neu-Isenburg vor mehr als 330 Verbandsmitgliedern.

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IFAM-Presseartikel (als PDF, 120 KB)

Kratzfester UV-Lack mit intelligenter Oberfläche aus dem Fraunhofer IFAM

Schaltbarkeit als neue Funktion von nanopartikelhaltigen Klarlacken durch die Kombination von Plasmaprozessen mit organischen Beschichtungstechnologien.

Nanozwerge als Tumorkiller

Chemotherapie ist oft das Mittel der Wahl im Kampf gegen Krebs, doch die Nebenwirkungen sind massiv. Eine neue Methode könnte sie künftig minimieren: In Nanopartikeln verkapselt sollen Wirkstoffe Tumorzellen gezielt abtöten. Der Patient wird geschont.

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Mit neuartigen Nanosensoren wollen die Wissenschaftler von Fraunhofer EMFT die Anzahl der Tierexperimente verringern.

Unzählige Mäuse, Ratten und Kaninchen sterben jährlich für die Wissenschaft – Tendenz steigend. Verwendeten deutsche Labors im Jahr 2005 noch etwa 2,41 Millionen Tiere für Forschungszwecke, so waren es 2009 bereits 2,79 Millionen. Ein Drittel diente der biologischen Grundlagenforschung, ein Großteil davon wurde für die Erforschung von Krankheiten und für die Entwicklung medizinischer Produkte und Geräte benötigt. Die Menschen fordern zwar sichere Medikamente und verträgliche Therapien, doch Tierversuche will kaum jemand in Kauf nehmen. Wissenschaftler suchen daher seit Jahren nach Ersatzmethoden. Eine Alternative haben jetzt die Forscher der Fraunhofer-Einrichtung für Modulare Festkörper-Technologien EMFT in München gefunden: Mit neuartigen Nanosensoren wollen sie die Anzahl der Tierexperimente verringern. »Wir testen Chemikalien quasi im Reagenzglas auf ihre Wirksamkeit und ihr Risikopotenzial. Hierfür setzen wir lebende Zellen, die aus menschlichem und tierischem Gewebe isoliert und in Zellkulturen gezüchtet wurden, der zu untersuchenden Substanz aus«, erläutert Dr. Jennifer Schmidt vom EMFT. Ist der Wirkstoff in einer bestimmten Konzentration giftig für die Zelle, stirbt sie. Diese Änderung des »Wohlbefindens« können Dr. Schmidt und ihr Team mit ihren Sensor-Nanopartikeln sichtbar machen.

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Eisfreie Tragflächen durch Nanostrukturierung

Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben nanostrukturierte Oberflächen entwickelt, auf denen Wasser abgestoßen wird und sich auch bei Minusgraden nahezu kein Eis bildet.

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Touchscreen aus Kohlenstoff

Touchscreens sind "in". Noch hat die Technik allerdings ihren Preis: Die kleinen Bildschirme enthalten seltene und teure Elemente. Fraunhofer-Forscher entwickeln daher ein alternatives Display aus erneuerbaren, preisgünstigen und weltweit verfügbaren Rohstoffen. Auf der Messe nano tech in Tokio – Halle 5, Stand E-18-11 – stellen die Forscher vom 16. bis 18. Februar Touchscreens vor, die Carbon-Nanotubes enthalten.

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Nano-Welt in Farbe

Mikroskopisch kleine, nanostrukturierte Linsenarrays, die gestochen scharfe Bilder in brillanten Farben aufnehmen oder projizieren können, zeigen Fraunhofer-Forscher vom 16. bis 18. Februar auf der Messe nano tech 2011 in Tokio.

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Schneller Sepsistest rettet Leben

Blutvergiftung kann tödlich sein. Wer bislang an Sepsis litt, musste bis zu 48 Stunden auf die Laborergebnisse warten. Eine neue Diagnostik-Plattform in Scheckkartengröße soll die Analyse künftig schon nach einer Stunde liefern. Das System basiert auf Nanopartikeln, die automatisch per Magnetkraft gesteuert werden.

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Kunststoffe und Nanopartikel – die perfekte Mischung

Leichtbau, Autoindustrie, Elektrotechnik – aus vielen Bereichen sind Kunststoffbauteile nicht mehr wegzudenken. Forscher vermischen die Kunststoffe jetzt raffiniert mit Kleinstpartikeln und verpassen ihnen so neue Eigenschaften. Flugzeuge könnten dank des innovativen Materials zukünftig besser vor Blitzeinschlägen geschützt werden.

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Saubere Luft durch Pflastersteine

In deutschen Städten werden die zulässigen Grenzwerte für das gesundheitsschädliche Stickoxid regelmäßig überschritten. Einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz sollen jetzt neuartige Pflastersteine leisten. Sie sind mit Nanopartikeln aus Titandioxid beschichtet und können Stickoxidkonzentrationen in der Luft reduzieren.

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Sensoren, die man drucken kann

Elektronische Geräte, die sich per Fingerzeig mit einer Handbewegung steuern lassen, sollen künftig in jeder Wohnung stehen. Das ist die Vision des Forschungskonsortiums 3Plast. Es entwickelt spezielle Sensoren, die sich auf Folie drucken und auf Gegenständen anbringen lassen.

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Nano für die Sinne

Gestochen scharfe Projektionen, ein Licht, das weißer ist als weiß, Lacke, die klingen, wenn sich die Temperatur ändert – auf der nano tech 2010 in Tokyo präsentieren Fraunhofer-Forscher Nanotechnik als Fest für die Sinne.

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Nanotechnologie – Zwerge mit großem Potenzial

Nanotechnologie ist eine Querschnittstechnologie, die sich mit der Forschung und Konstruktion in sehr kleinen Strukturen beschäftigt. Ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Kaum eine andere Disziplin bietet mehr Potenzial für innovative Anwendungen, denn auf Nanoebene gelten besondere physikalische Gesetze. Durch Manipulation der Nanostruktur lassen sich die optischen, elektrischen oder chemischen Eigenschaften gängiger Materialien völlig verändern.

Zwerge mit Riesenpotenzial
(Fraunhofer Magazin 4-2006, PDF-Datei, 5 Seiten, 230 KB, 12/2006