Über uns

Die Arbeiten der Fraunhofer-Allianz Nanotechnologie decken die gesamte Wertschöpfungskette von der anwendungsorientierten Forschung bis zur Hilfestellung bei der industriellen Umsetzung ab. Hierbei werden zum Beispiel multifunktionale Schichten für optische Anwendungen, den Automobilbau und die Elektronik entwickelt. Metallische und oxidische Nanopartikel, Kohlenstoff-Nanoröhren/-plättchen und Nanokomposite werden als Struktur- und Funktionswerkstoffe und auch in biomedizinischen Anwendungen eingesetzt. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit Fragen der Toxizität, dem sicheren Umgang mit Nanowerkstoffen und beraten potentielle Nutzer.  

Die Wirtschaftsorientierung ist Leitlinie des Handelns der Fraunhofer-Institute der Allianz; dies zeigt sich in projektbezogenen Kooperationen mit der gewerblichen Wirtschaft ebenso wie in öffentlichen Projekten und der Gründung neuer Unternehmen. Viele der Fraunhofer-Institute wirken in nationalen und europäischen Netzwerken der Nanotechnologie aktiv mit.

Wir fokussieren unsere Aktivitäten auf folgende Bereiche:

Nanomaterialien

Schwerpunkt bei folgenden Instituten:

IAP, IFAM, IKTS, IMM, ISC, IVV, IWS

Nanobiotechnologie

Schwerpunkt bei folgenden Instituten:

IGB, ITEM

Nanooptik und Nanoelektronik

Schwerpunkt bei folgenden Instituten:

EMFT, ENAS, IISB

Prozesse, Analytik und Beratung

Schwerpunkt bei folgenden Instituten:

ILT, IMWS, IPA, ISI

Kompetenzen der beteiligten Institute

IAP: Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung in Golm

Nanotechnologische Ansätze werden im IAP in verschiedenster Weise genutzt, um Leistungsfähigkeit, Ressourceneffizienz und Anwendungsspektrum sowohl von synthetischen als auch von Biopolymer-Materialien zu steigern bzw. auszuweiten. Intrinsisch nanostrukturierte Polymere, Blends und Nanokomposite sind neue Materialklassen im Kunststoffsektor, die nicht nur große Fortschritte in der Materialanpassung und -optimierung ermöglichen, sondern auch neue Eigenschaften generieren. So führen polymere Nano-materialien nicht nur zu hochverstärkten oder halogenfrei flammgeschützten Bauteilen und Geweben, sondern bilden auch die Grundlage für adaptive und Formgedächtnis-Materialien oder wesentliche Baugruppen in der Display-Technologie, Sensorik oder optischen Messtechnik.

Polymere Nano- und Mikropartikel einheitlicher Form und Größe eröffnen den Zugang zu hochgeordneten pseudokristallinen Materialien sowie maßgeschneiderten Oberflächen-strukturen und -eigenschaften. Nanoporöse Polymere sind Grundlage sowohl für Isolatoren als auch für Trennmembranen und Hohlfasern mit optimiertem Stoffaustausch bzw. -transport; sie erlauben ebenfalls die effektive Abtrennung von Nanopartikeln.

Biologisches Material - wie Gewebe, Blutkörperchen oder Zellwände - liefert zahlreiche Vorbilder für polymere Nanosysteme und deren Einsatz in den Lebenswissenschaften. Nach biologischen Bauprinzipien konzipiert eignen sich polymere Nanomaterialien z.B. als Kleinstreaktoren, Diagnostika, Sensorschichten oder Transportmittel für (medizinische) Wirkstoffe. Durch nanoskalige Polymerbeschichtungen und nanostrukturierte Oberflächen lassen sich auch die Wechselwirkungen mit biologischem Material und Organismen einstellen und kontrollieren.

Seit Januar 2018 verstärkt die Arbeitsgruppe des Zentrums für Angewandte Nanotechnologie CAN in Hamburg die Kompetenzen des IAPs insbesondere im Bereich der Synthese, Oberflächenmodifizierung und Analytik nanoskaliger anorganischer Partikel für Anwendungen in der Optoelektronik, Elektrokatalyse, Life Sciences und Kosmetik.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Andre Laschewsky

IFAM: Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung in Bremen

Im Themengebiet Nanotechnologie stehen die Grenzschicht 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.
Im Bereich des Klebens und der Haftung von Beschichtungen ist die Adhäsion von zentraler Bedeutung. Diese hängt von der Chemie und Morphologie der Oberfläche ab und wird von uns gezielt im Hinblick auf technische Anforderungsprofile eingestellt. Hierzu werden sowohl trockenchemische Methoden (z.B. Plasma- oder Laserbehandlung) als auch nasschemische (z.B. Primer, Beizen, Anodisieren) eingesetzt und entwickelt.
Im Bereich der polymeren Werkstoffe werden die mechanischen Eigenschaften zu großen Teilen durch die Morphologie der Materialien auf nanoskaliger Ebene  bestimmt. Durch eine gezielte Einstellung der Morphologie lässt sich z.B. die Zähigkeit deutlich steigern und damit die Wahrscheinlichkeit eines mechanischen Versagens reduzieren. Auch ist es möglich Katalysatoren und Reaktivbestandteile in einzelne Phasen zu bringen, so dass sie sich erst nach einem äußeren Trigger mit der Phase mischen in der sie eine Reaktion anstoßen. Hierdurch lassen sich Reaktivpolymere (Klebstoffe, Lacke, etc.) mit langer Lagerfähigkeit aber schneller Aushärtung zum gewünschten Zeitpunkt realisieren - ein entscheidender Beitrag zu einer hohen Produktivität.
Metallische Nanopartikel werden synthetisiert, z.B. zu Tinten mit definierten elektrischen Eigenschaften formuliert und damit elektronische Bauteile und Sensoren gedruckt. Diese dienen beispielsweise der Detektion mechanischer Spannungen und dem "Structural Health Monitoring".

Ansprechpartner: Prof. Dr. Andreas Hartwig

IKTS: Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme in Dresden

Als eines der führenden Forschungsinstitute für Hochleistungskeramik hat sich das Fraunhofer IKTS zum Ziel gesetzt, die außergewöhnlichen Eigenschaften nanoskaliger Werkstoffe in verschiedenen Anwendungsfeldern wie der Mikroelektronik, Energie- und Umwelttechnik, Maschinen- und Anlagenbau aber auch der Medizintechnik nutzbar zu machen. Basierend auf einer einzigartigen Bandbreite an bearbeiteten anorganisch-nichtmetallischen Werkstoffen, einem breiten Portfolio modernster technischer Infrastruktur sowie einem weitreichenden Verständnis ausgewählter Anwendungsfelder bietet das Fraunhofer IKTS Zugang zu unikalen Nanotechnologiekompetenzen.
Besonderen Einsatz finden nanoskalige Werkstoffe in folgenden ausgewählten Technologiefeldern:

  • Hochleistungskeramiken für verschleißresistente Komponenten mit extremer thermischer und chemischer Stabilität
  • Membrantechnologie für die Umwelt- und Verfahrenstechnik
  • Oberflächenmodifikation für Kratzschutz-, Antihaft-, Korrosionsschutz-, Diffusionssperr-Schichten
  • Biofunktionalisierung von Oberflächen
  • Nanoskalige Tinten für Mikroelektronik und Energietechnik
  • Markierungslösungen für Werkstücke und Verpackungen in industriellen Prozessumgebungen
  • Biomolekularer und zellbiologischer Sensorik

Grundlage dafür ist neben einem umfassenden Wissen über die Werkstoffpotenziale, das Processing der Nanomaterialien sowie geeigneter Technologien zur Applikation, ein tiefgreifendes Verständnis der Materialeigenschaften und Wechselwirkungen mit anderen Werkstoffen sowie mit Biomolekülen und Zellen.

  • Nanomechanischer und struktureller Charakterisierung
  • 3-dimensionale Verteilung im Werkstoff
  • Prozess- und Schadensfallanalyse
  • Profunde Risikobewertung

Ansprechpartner: Dr. Annegret Potthoff und Dr. Jörg Opitz

IMM: Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme in Mainz

Hochtemperatur-Reaktor mit Mikromischer zur kontinuierlichen Synthese von Nanomaterialien
© Fraunhofer IMM

Hochtemperatur-Reaktor mit Mikromischer zur kontinuierlichen Synthese von Nanomaterialien

Als Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme erforschen und entwickeln wir im Produktbereich Nanopartikel-Technologien die Herstellung und Charakterisierung von Nanopartikeln mit unterschiedlichsten Eigenschaften und Anwendungen.

Insbesondere liegt unser Fokus auf dem Einsatz modularer Reaktoren für kontinuierliche Syntheseprozesse mit integrierter Online-Analytik. So steigern wir die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit der Prozesse und erhalten Produkte mit präzise kontrollierbaren Eigenschaften.

 

 

 

 

Unser Portfolio umfasst folgende Materialien:

  • Metallpartikel, z.B. Au, Ag, Cu, Pt, Pd
  • Metalloxide, z.B. ZnO, SiO2, FexOy, Al2O3
  • Halbleitende Nanopartikel (Quantum Dots)
  • Selbstorganisierte kolloidale Strukturen, z.B. Liposome und Polymersome
  • Polymere Partikel und Kapseln von 50 nm bis zu 20 µm
    • Aus synthetischen und nachwachsenden Materialien
  • Verkapselung von aktiven Inhaltsstoffen
    • flüssig oder fest
    • hydrophilen und hydrophoben
    • kontrollierte Freisetzung, z.B. über externe Trigger

Der Einsatz von kontinuierlichen Verfahren erlaubt es, durch eine einfache Anpassung der Prozessparameter, z.B. Flussrate und Temperatur, die gewünschten Produkteigenschaften gezielt einzustellen.

So können die physikochemischen Eigenschaften der Partikel, wie Teilchengröße und -Form, chemische Zusammensetzung und Oberflächenfunktionalisierung auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden.

Neben etablierten Verfahren, die zur Nanopartikel-Analytik eingesetzt werden, entwickeln wir neue Ansätze für Online-Partikelmessungen (z.B. dynamischer Lichtstreuung), die sich in laufenden Herstellungsprozessen einsetzen lassen.

https://www.imm.fraunhofer.de/de/expertise_technologien/nanopartikel.html

Ansprechpartner: Dr. Ralph Sperling

ISC: Fraunhofer-Institut für Silicatforschung in Würzburg

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

Schematischer Aufbau von Hybridpolymeren (ORMOCER®en).
© Fraunhofer ISC

Schematischer Aufbau von Hybridpolymeren (ORMOCER®en).

Der Schwerpunkt der Kompetenzen des ISC liegt in der Herstellung von Nanomaterialien über chemische Nanotechnologie aus flüssigen Vorstufen (Sol-Gel-Verfahren, siehe Abbildung links). Dies wird für die Herstellung von anorganischen Nanostrukturen sowie anorganisch-organischen Hybridpolymeren ORMOCER®en eingesetzt. Neben Hybridpolymeren bilden Partikeltechnologien einen weiteren Schwerpunkt im ISC (www.partikel.fraunhofer.de) Das Angebot umfasst hier die Verarbeitung und das Upscaling bis in den Pilotmaßstab zur Prototypenherstellung partikelbasierter Materialien (Komposite und Beschichtungen). Ein Highlight sind dabei kontinuierliche Aufreinigungsverfahren durch spezielle Röhrenzentrifugen. Das ISC arbeitet z.B. an der Kombination von funktionellen Nanobauteilen zu komplexen, multifunktionalen Partikeln, sogenannte Suprapartikeln, welche ganz neue Eigenschaften aufweisen können. Beispielsweise lassen sich in Suprapartikeln so optische und magnetische Eigenschaften vereinen. Auch können Additive generiert werden, die sich besonders gut in polymere Matrizes einarbeiten lassen, weil sich ihr Dispergierverhalten passend programmieren lässt. Die Partikelentwicklungen des ISC finden u.a. Anwendung in der Abwasserreinigung, als Füllstoffe in Polymeren, in Batteriematerialien und in der Biomedizin.

ORMOCER®e: Nanoskalige Hybridwerkstoffe
ORMOCER®e sind hybridpolymere Werkstoffe, die nach dem Sol-Gel-Verfahren synthetisiert werden. Sie kombinieren dabei anorganische und organische Struktureinheiten auf der nano- oder sogar molekularen Skala. Durch gesteuerte Hydrolyse und Kondensation von organisch modifizierten Si-Alkoxiden wird 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. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Hybridwerkstoffe sind umfassend von der Oberflächenveredelung über optische, elektronische, biomedizinische bis hin zu dentalen Anwendungen, siehe dazu auch
www.isc.fraunhofer.de/de/arbeitsgebiete/materialien/ormocer.html.

Ansprechpartner: Dr. Karl-Heinz Haas

IVV: Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freising

Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV erforscht und entwickelt Verfahren und Produkte in den Bereichen Verpackung und Lebensmittel.
Im Fokus stehen 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. Zur Optimierung der Eigenschaftsprofile werden dazu Nanomaterialien in die Polymerfolie oder in Lack- und Klebstoffsysteme eingearbeitet. Zu den Kompetenzen zählen die Folienherstellung und -veredelung sowie die Prüfung der Materialeigenschaften, wie Permeation und mechanischen Kenndaten.
Der Schwerpunkt im Bereich Lebensmittel liegt bei der Entwicklung von gesunden Lebensmitteln und Convenience-Produkten. Diese können zum Beispiel ballaststoffreich, proteinreich oder zuckerreduziert sein. Wichtige Forschungsinhalte sind:

  • Entwicklung von Lebensmitteln und funktionellen Zutaten
  • Optimierung von Lebensmittelqualität und Haltbarkeit
  • Verfahrens- und Produktentwicklung zur Nutzung pflanzlicher Rohstoffe
  • Modellierungsansätze zur Vorhersage der Lebensmittelhaltbarkeit und Verpackungsoptimierung

Ansprechpartnerin: Dr. Cornelia Stramm

IWS: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik in Dresden

Die Herstellung und Anwendung nanoskaliger Strukturen spielen eine zunehmend wichtigere Rolle in innovativen Produkten und ist auch für das Fraunhofer IWS von zentraler Bedeutung. Beispielhaft genannt werden können etwa die Herstellung und Optimierung nanostrukturierter ultraharter ta-C-Schichten, die aufgrund ihrer sehr hohen Verschleißfestigkeit und ihrer extrem geringen Reibung ein sehr breites Anwendungspotenzial in vielen Branchen besitzen. Weiterhin verfügt das IWS über umfassende Kompetenzen zur Herstellung hochpräziser Nanometer-Multischichten wie sie beispielsweise in der Nano-Lithographie oder in Optiken für den Röntgenbereich Verwendung finden. Nanoskalige Reaktivmultischichten erlauben ein präzises und schonendes sog. "kaltes" Fügen unterschiedlichster temperatursensitiver Materialien.

Darüber hinaus befasst sich das IWS mit der Entwicklung und Herstellung von Nanokomposit-Elektroden für Lithium-Schwefel-Batterien auf der Basis von vertikalorientierten Kohlenstoffnanoröhren oder auch nanoporösen Kohlenstoffen.

Auch in der Entwicklung neuer messtechnischer Verfahren und Komponenten ist das IWS aktiv. So entwickelt das IWS beispielsweise neue höchstauflösende Röntgen-Linsen, die eine zerstörungsfreie Prüfung mit einer Auflösung von aktuell nur 25 Nanometern erlauben. Mit einem eigens entwickelten laserakustischen Verfahren können Schichteigenschaften bis hinab in den Nanometerbereich zerstörungsfrei charakterisiert werden.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Andreas Leson

IGB: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik in Stuttgart

Das Fraunhofer IGB entwickelt und optimiert Verfahren, Produkte und Technologien für die Geschäftsfelder Gesundheit, Chemie und Prozessindustrie sowie Umwelt und Energie. Das Institut bietet Komplettlösungen von der Marktanalyse über die Forschung bis zur anwendungsreifen Entwicklung. Kunden profitieren auch vom konstruktiven Zusammenspiel der verschiedenen Disziplinen am Institut, das in Bereichen wie Medizintechnik, Nanobiotechnologie oder industrieller Biotechnologie neue Ansätze eröffnet.

Die Forschungsaktivitäten des Fraunhofer IGB im Bereich Nanotechnologie sind durch die vielfältigen Kompetenzen des Instituts in den Material- als auch den Lebenswissenschaften gekennzeichnet. Sie beinhalten die Gestaltung, Synthese, (Bio-)Funktionalisierung und Aufarbeitung ebenso wie die Charakterisierung und Risikoeinschätzung von Nanomaterialien wie Nanopartikeln, Kohlenstoffnanoröhren, nanofibrillärer Cellulose und nano- und mikrostrukturierten Schichten. Letztere werden am IGB etwa für Anti-Eis-Ausrüstungen oder als Barriereschichten entwickelt.

Technologien

  • Nanoanalytik: Oberflächenanalytik, Nanopartikelcharakterisierung
  • Nanostrukturierung, Nanobeschichtungen: Funktionsschichten, Verkapselung, Freisetzung und Transport von Wirk- und Effektstoffen
  • Nanomaterialien: Polymere und Polymerkomposite, anorganisch-organische Hybridmaterialien, Biomaterialien
     

Anwendungsfelder

  • Diagnostik, Wirkstoffentwicklung, Medizintechnik, Kosmetik
  • Beschichtung/Ausrüstung von Werkstoffen, Verpackungen, Textilien
  • Analytik, Biosensorik, Detektionssysteme
  • Schadstoffentfernung, Membrantrennsysteme

Ansprechpartner: Prof. Dr. Günter Tovar

ITEM: Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin in Hannover

Das ITEM forscht seit über 30 Jahren in der Toxikologie, wobei der Schwerpunkt auf den toxischen Mechanismen und Wirkungen 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 Fraunhofer ITEM ein Freizeichnungstest entwickelt.
Die derzeit stark diskutierte Frage der toxikologischen Bewertung von synthetisch hergestellten Nanopartikeln hat im Fraunhofer ITEM zu einem Forschungsschwerpunkt "Nanotoxikologie" geführt. Es soll in der Fraunhofer-Allianz Nanotechnologie ein Testverfahren etabliert werden, das mithilfe validierter In-vitro-Tests den Herstellern eine rasche und kostengünstige toxikologische Charakterisierung von neuentwickelten Nanopartikeln vor der Markteinführung ermöglichen soll.

Ansprechpartner: Dr. Otto Creutzenberg

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.

Ansprechpartnerin: Dr. Sabine Trupp

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.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Stefan Schulz

IISB: Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie in Erlangen

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB betreibt angewandte Forschung und Entwicklung für komplexe Elektroniksysteme zur Anwendung in der Elektromobilität, Luft- und Raumfahrt, Industrie 4.0 oder Energie- und Netztechnik. Dabei deckt das Institut die gesamte Wertschöpfungskette von Grundmaterialien über Technologien der Mikro-, Nano- und Leistungselektronik bis hin zu kompletten leistungselektronischen Systemen ab.
Mit seinen beiden Geschäftsbereichen, Halbleiter und Leistungselektronik, entwickelt das Institut innovative Lösungen auf folgenden Gebieten:

  • Materialien
  • Halbleiterprozesstechnologie
  • Nanostrukturierung
  • Elektronische Bauelemente
  • Aufbau- und Verbindungstechnik
  • Systeme für die Fahrzeugelektronik
  • Systeme für die Energietechnik und elektrische Energieversorgung

Dies wird durch breite Querschnittsaktivitäten im Bereich der Simulation, Messtechnik sowie Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsuntersuchungen ergänzt.

Ansprechpartner: Dr. Jürgen Lorenz

ILT: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen

Nanostrukturierungsanlage (EUV-LET) zur Herstellung von periodischen Strukturanordnungen mittels Interferenzlithographie mit extrem ultravioletter Strahlung
© Fraunhofer ILT

Nanostrukturierungsanlage (EUV-LET) zur Herstellung von periodischen Strukturanordnungen mittels Interferenzlithographie mit extrem ultravioletter Strahlung                                                                                                  

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.

Ansprechpartner: Dr. Jochen Stollenwerk

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.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Andreas.Heilmann

IPA: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart

IPA-Leuchte
© Fraunhofer IPA

IPA-Leuchte

Am Fraunhofer IPA werden im Bereich der Oberflächentechnik Projekte aus dem gesamten Bereich der Prozesskette Beschichtungstechnik durchgängig bearbeitet. Höhere Auftragswirkungsgrade, kürzere Durchlaufzeiten, Energie- und Materialeinsparung sind gesuchte Lösungen, welche nach Unterstützung bei der Umsetzung und Integration die Prozesseffizienz deutlich erhöhen, wobei Lösungsansätze mit nanoskaligen Komponenten eine wichtige Rolle spielen.
Oberflächen erhalten neue Eigenschaften, indem in ihre Beschichtung funktionale Materialien integriert werden. Das Spektrum reicht von elektrisch leitfähigen Beschichtungen, elektrischen Widerstandsheizungen, gedruckter großflächiger Sensorik bis hin zu Technologien für eine echte Interaktion zwischen Mensch und Maschine (Human Machine Interface) mittels gedruckter Aktuatoren. Um dieses Ergebnis zu erreichen, werden konventionelle Werkstoffe mit funktionalen Füllstoffen modifiziert. Diese smarten Materialien werden kundenspezifisch synthetisiert, funktionalisiert, dispergiert und appliziert. In der modular erweiterbaren Modellfabrik sind Scale-up Untersuchungen möglich, durch die Produktideen und Produktionsprozesse schnell und bedarfsgerecht auf Umsetzbarkeit geprüft werden können. Die Digitalisierung dieser Prozesse schafft die Grundlage für die Einführung numerischer Lösungsansätze und neuer Geschäftsmodelle.

Relevante Schwerpunkte im Einzelnen:

  • Elektrodenfertigung im Technikum "Flexible Batterieproduktion"
  • Dispergiertechnik
  • Applikation multifunktionaler Schichten
  • Oberflächenprüfung mittels berührungsloser Verfahren
  • Beschichtungssystem- und Lackiertechnik

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. FH Ivica Kolaric MBA

ISI: Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe

Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert Entstehung und Auswirkungen von Innovationen. Wir erforschen die kurz- und langfristigen Entwicklungen von Innovationsprozessen 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 fundierten wissenschaftlichen Kompetenz sowie einem interdisziplinären und systemischen Forschungsansatz.
Das Fraunhofer ISI verfügt über langjähre Erfahrungen im Bereich der Nanotechnologien. So führen wir das Arbeitspaket Industrialisiation im Graphene Flagship Project der Europäischen Union an und verantworten dort einen umfassenden Technologie- und Innovations-Roadmapping-Prozess.

Ansprechpartner: Dr. Henning Döscher