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Kompetenzen der beteiligten Institute

Fraunhofer Allianz Nanotechnologie
 

   Bereich Nanomaterialien / Nanochemie
 
  IAP   Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung in Golm
Gewebe, Zellen, Blutkörperchen - biologisches Material liefert zahlreiche Vorbilder für polymere Nanosysteme. Synthetisiertes Polymermaterial nach biologischen Bauprinzipien konzipiert eignet sich daher hervorragend als Transporteur für medizinische Wirkstoffe (drug carrier). Durch maßgeschneiderte Oberflächen und Strukturen lassen sich diese polymeren Nano-Partikel zielgerichtet durch den Körper leiten (drug targeting).
Nanokomposite stellen eine neue Materialklasse im Kunststoffsektor dar, die Materialadaption und Materialoptimierung in Zukunft entscheidend beeinflussen werden.
Polymere Nano- oder Mikropartikel einheitlicher Form und Größe, wie sie durch Emulsionspolymerisation erhalten werden, lassen sich zu hochgeordneten, kristallähnlichen Strukturen organisieren.
Wesentliche Baugruppen in der Display-Technologie oder Technologiefeldern wie Sensorik oder optische Messtechnik sind doppelbrechende Filmkomponenten mit lichtmodulierenden Eigenschaften.
Block-Copolymere sind die Basis für makroskopisch homogene Polymerlegierungen mit nanoskaliger Unterstruktur.
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  IMM   Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme in Mainz
Im Bereich Nanopartikel-Technologien des Fraunhofer ICT-IMM beschäftigen wir uns mit der Herstellung und Charakterisierung von Nanopartikeln mit unterschiedlichsten Eigenschaften und möglichen Anwendungen in der Medizin, Pharmazie und der Konsumgüterindustrie. Eine weitere Gruppe beschäftigt sich mit Bio-Nano-Schnittstellen.
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  IFAM   Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung in Bremen
Im Themengebiet Nanotechnologie stehen die Grenzfläche zwischen der Oberfläche der Nanopartikel und der polymeren Matrix im Mittelpunkt der Aktivitäten des IFAM. Hierzu gehört die Herstellung metallischer Nanopartikel ebenso wie die Oberflächenmodifikation verschiedenster Nanopartikel, die Compoundierung mit Matrixpolymeren und die Charakterisierung der Nanokomposite bis hin zur Entwicklung neuer Analysenmethoden. Die Oberflächen- und Dünnschichttechnik mit der zugehörigen Analytik sind weitere Kernarbeitsgebiete.
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  IKTS   Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden
Sub-µm- und Nano-Technologien für durchsichtige und IR-transparente Al2O3-Keramiken, Komponenten höchster Festigkeit, Härte und Verschleißresistenz mit extremer thermischer und chemischer Stabilität.
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zur Abteilung Bio- und Nanotechnologie des Fraunhofer-IKTS
     
  ISC   Fraunhofer-Institut für Silicatforschung in Würzburg
Der Schwerpunkt der Kompetenzen des ISC liegt in der Herstellung von Nanomaterialien über chemische Nanotechnologie aus Lösung (Sol-Gel-Verfahren, siehe Abbildung nachstehend). Dies wird für die Herstellung von anorganischen Nanostrukturen sowie anorganisch-organischen Hybridpolymeren ORMOCER®en eingesetzt.

Abb.: Sol-Gel-Verfahren des ISC - Bildquelle Bulk-Materialien: NASA/JPL Caltech

ORMOCER®e: Nanoskalige Hybridwerkstoffe
ORMOCER®e sind hybridpolymere Werkstoffe, die nach dem Sol-Gel-Verfahren synthetisiert werden. Dabei wird durch gesteuerte Hydrolyse und Kondensation von organisch modifizierten Si-Alkoxiden zunächst ein nanoskaliges anorganisches Netzwerk aufgebaut. Eine Kokondensation mit anderen Metallalkoxiden (Ti-, Zr-, Al-Alkoxide) ist ebenfalls möglich.

In einem nachfolgenden Schritt werden die am anorganischen Netzwerk fixierten polymerisierbaren Gruppen u. a. thermisch bzw. UV-initiiert miteinander vernetzt. Außerdem können organisch modifizierte Si-Alkoxide eingesetzt werden, die keine organische Polymerisationsreaktionen eingehen und damit zu einer organischen Funktionalisierung des anorganischen Netzwerkes beitragen. Durch dieses 2-stufige Verfahren wird auf Nanoebene ein anorganisch-organisches Copolymer aufgebaut.

Link: https://www.ormocere.de

Schematischer Aufbau von Hybridpolymeren (ORMOCER®en)
Bild: Schematischer Aufbau von Hybridpolymeren (ORMOCER®en).
(=> zur Vergrößerung bitte anklicken)

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  IVV   Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freising
Das Institut erforscht und entwickelt Verpackungsmaterialien auf Basis von Polymeren für Lebensmittel und pharmazeutische Produkte sowie technische Anwendungen. Hauptsächlich werden flexible Kunststofffolien mit Barriereeigenschaften oder aktiven Zusatzfunktionen entwickelt und analysiert. Zu den Kompetenzen zählen die Folienherstellung und Veredelung sowie die Prüfung der Materialeigenschaften, wie Permeationsmessung und mechanische Kenndaten.
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  IWS   Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik in Dresden
Das Institut besitzt umfangreiche Erfahrungen im Bereich von Dünnschichten mit PVD / CVD / Laserverfahren. Die Nanostrukturierung von tetragonal-amorphen Kohlenstoff-Schichten mittels Scanning Transmission Microscopy (STM) ermöglicht als potentielle Anwendung einen Informationsspeicher mit extrem hoher Speicherdichte bis > 10.000 Gb/in2 und extremer Langzeitstabilität. Aufbauend auf diesen Erfahrungen ist auch die Herstellung eindimensionaler Kohlenstoffmaterialien (vor allem von Kohlenstoffnanoröhren mittels PVD/CVD) und deren Verarbeitung in Verbünden ein zunehmend wichtiges Arbeitsgebiet. Kohlenstoffnanoröhren weisen eine ganze Reihe von besonderen physikalischen, chemischen und technologisch interessanten Eigenschaften auf, z.B. als IR-Emitter, extrem festen und gleichzeitig leitfähigen Fasern für Verbünde, Materialien für die Nanoelektronik und elektrischen Leitern.
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   Bereich Nanooptik /-elektronik
 
  EMFT   Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien in München
Der F&E-Schwerpunkt der Fraunhofer EMFT liegt auf der Entwicklung neuartiger Sensoren und Sensorsysteme für physikalische, chemische und biologische Parameter. Ein Forscherteam der Fraunhofer EMFT entwickelt am Standort Regensburg Sensormaterialien: Durch gezielte chemische Modifikation entstehen dabei funktionelle Moleküle, die in Nanosensoren zum Einsatz kommen – etwa in der Zellanalytik. Der Einsatz von 3D-Integrationstechnologien sowie Nanostrukturierungsverfahren ermöglicht miniaturisierte, hochintegrierte NEMS (Nano-Elektro-Mechanische-Systeme), die in punkto Robustheit und Zuverlässigkeit der Sensor-systeme höchsten Anforderungen genügen.
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  ENAS   Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme in Chemnitz
Im Fokus des Fraunhofer-Instituts für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz steht die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Smart Systems Integration unter Nutzung von Mikro- und Nanotechnologien gemeinsam mit Partnern in Deutschland und im Ausland, insbesondere in Europa und Asien. Abgeleitet vom zukünftigen Bedarf der Industrie fokussiert die Fraunhofer ENAS auf hoch präzise Mikro- und Nanosysteme, polymerbasierte Low-Cost-Systeme, RF-MEMS, MEMS/NEMS Design (MEMS- micro electro mechanical system und NEMS - nano electro mechanical system), Entwicklung und Test, Waferbonding für MEMS/NEMS Packaging, Green and Wireless Systems, Back-End of Line Technologien für Mikro- und Nanoelektronik, Prozess und Equipmentsimulation, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Komponenten und Systemen, gedruckte Funktionalitäten.
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  IISB   Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie in Erlangen
Eine Technik, die neben den konventionellen lithographischen Strukturierungsmethoden angewandt und weiterentwickelt wird, beruht auf der Anwendung von Ionen- und Elektronenstrahlen in eine Rasterkraftsonde.
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   Bereich Nanoprozesstechnik / Handhabung
 
  ILT   Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen
Laser- und Photonenbasierte Verfahren spielen in der Herstellung nanotechnischer Produkte eine stetig steigende Rolle und führen zunehmend zu flexiblen, kostengünstigen Fertigungslösungen. Beispielhaft sind die Laserstrahlbehandlung dünner, nanopartikulärer Schichten, die Herstellung von deterministischen periodischen Oberflächenstrukturen durch Mehrstrahl-Interferenz, das Multiphotonen Nano-Bohren und die Lithografie mit extrem ultravioletter Strahlung (EUV) zu nennen.
Auch im Bereich Messtechnik und Diagnostik eröffnen laserbasierte Verfahren neue Möglichkeiten. Beispielhaft seien hier die laserspektroskopische Analyse luftgetragener Nanopartikel, die Schichtdickenmessung auf der Nanometerskala mittels LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) oder die Mikroskopie mittels EUV-Strahlung genannt.
Darüber hinaus entwickelt das ILT maßgeschneiderte Strahlquellen für nanotechnische Anwendungen. Beispiele sind 13 nm-Strahlquellen für die Nano-Lithografie und Hochleistungs-Ultrakurzpuls-Laser für die Nanostrukturierung. Ein weiteres Arbeitsgebiet ist die Auslegung und Herstellung plasmonischer Komponenten für die Nanophotonik.
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  IPA   Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart
Als Ihr Partner für Vertragsforschung entwickeln und optimieren wir Lösungen für die unterschiedlichsten ingenieurwissenschaftlichen Aufgabenstellungen. Im Bereich der Beschichtungsverfahren werden Prozesse mit hoher Ferigungssicherheit und Reproduzierbarkeit in Abstimmung zwischen Materialentwicklung und Beschichtungsprozess dargestellt. Dabei steht das Planen, Entwickeln, Modellieren und Simulieren bis hin zur produktionsgerechten Realisierung im Vordergrund.
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   Bereich Nanobiotechnologie
 
  IGB   Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik in Stuttgart
Entwicklung von biologisch-synthetischer Hybridpartikel, welche die Gegebenheiten an Zelloberflächen simulieren. Eine Perspektive für eine Krebstherapie sind cytokin-funktionalisierte Nanocytes® .
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  ITEM   Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin in Hannover
Das ITEM forscht seit über 25 Jahren in der Toxikologie, wobei der Schwerpunkt auf den toxischen Mechanismen und Effekten von inhalierten Substanzen im Respirationstrakt liegt. Forschungsaufträge werden für die pharmazeutische und chemische Industrie sowie öffentliche Auftraggeber durchgeführt, wobei im Laufe der Zeit die Pharmaforschung eine stetige Erweiterung erfuhr. Neben der heute etablierten molekularen (Omics-Methoden), präklinischen und klinischen Pharmaforschung (Fokus: Allergie- und Asthmaforschung) sind die Untersuchungen zur Gewerbe- und Umwelttoxikologie sowie zum Verbraucherschutz von zentraler Bedeutung. Eine langjährige Kompetenz besteht bei der Charakterisierung und toxikologischen Untersuchung von Partikel- und Faseraerosolen. Für künstliche Mineralfasern wurde am ITEM ein Freizeichnungstest entwickelt.
Die derzeit stark diskutierte Frage der toxikologischen Bewertung von synthetisch hergestellten Nanopartikeln hat im ITEM zu einem Forschungsschwerpunkt "Nanotoxikologie" geführt. Es soll in der Fraunhofer-Nano-Allianz ein Testverfahren etabliert werden, das mithilfe validierter in vitro-Tests den Produzenten eine rasche und kostengünstige Charakterisierung von neuentwickelten Nanopartikeln vor der Markteinführung ermöglichen soll.
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   Bereich Neue Messgeräte / Verfahren
 
  IKTS   Abteilung Bio- und Nanotechnologie des Fraunhofer-IKTS in Dresden
Neuartige Werkstoffe und Produktionstechnologien in der Dünnschicht- und Nanotechnologie sowie für biologische und medizinische Anwendungen verlangen nach neuen Prüfverfahren. Das Fraunhofer IKTS entwickelt kontinuierlich innovative, theoretisch, experimentell und technologisch ausgerichtete Verfahren und Geräte, um anspruchsvolle Zukunftsfelder wie die Nanotechnologie bedienen zu können. Neben der Elektronikentwicklung gewinnt die Elektronikanwendung an Bedeutung.
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  IMWS   Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen in Halle
Die Konzeption des IMWS in Halle setzt bezüglich der Anwendung von Nanotechnologien einen Schwerpunkt auf die Entwicklung und Einsatzqualifizierung von funktionellen nanostrukturierten Materialien für die Biotechnologie, etwa die Nanostrukturierung durch Mikrosystem-Ionenstrahltechnik und der Oberflächenfunktionalisierung nanoporöser Membranschichten mittels Enzymen.
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   Bereich Technologietransfer/Politikberatung
 
  IPA   Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart
Als Ihr Partner für Vertragsforschung entwickeln und optimieren wir Lösungen für die unterschiedlichsten ingenieurwissenschaftlichen Aufgabenstellungen. Im Bereich der Beschichtungsverfahren werden Prozesse mit hoher Ferigungssicherheit und Reproduzierbarkeit in Abstimmung zwischen Materialentwicklung und Beschichtungsprozess dargestellt. Dabei steht das Planen, Entwickeln, Modellieren und Simulieren bis hin zur produktionsgerechten Realisierung im Vordergrund.
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  ISI   Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe
Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI untersucht, wie technische und organisatorische Innovationen Wirtschaft und Gesellschaft heute und in Zukunft prägen. Wir analysieren Innovationsprozesse und die gesellschaftlichen Auswirkungen neuer Technologien und Dienstleistungen. Auf dieser Grundlage stellen wir unseren Auftraggebern aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft Handlungsempfehlungen und Perspektiven für wichtige Entscheidungen zur Verfügung. Unsere Expertise liegt in der breiten wissenschaftlichen Kompetenz sowie einem interdisziplinären und systemischen Forschungsansatz. Bei unserer Arbeit wenden wir nicht nur ein breites Spektrum fortgeschrittener wissenschaftlicher Theorien, Modelle, Methoden und sozialwissenschaftlicher Messinstrumente an, sondern entwickeln diese auch unter Nutzung der empirischen Erkenntnisse aus den durchgeführten Forschungsprojekten kontinuierlich weiter.
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