Akademische Partner und Forschungseinrichtungen

  

  

  

    

   

Schwerpunkt der FuE-Aktivitäten auf der 1D/2D-Technologieplattform:

Im Bereich von Nanosystemen und -komponenten werden Verfahren und Technologien für die Herstellung, Integration und Anwendung funktioneller Nanostrukturen entwickelt. Ein Schwerpunkt ist die Integration von Nanomaterialien wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Diese versprechen einen erheblichen Mehrwert in elektronischen Systemen, da sie von Natur aus einen geringen Energieverbrauch haben, eine außergewöhnliche Empfindlichkeit für biologische, optische und mechanische Sensoren aufweisen und sogar hocheffiziente Elektronikbauteile ermöglichen. Allerdings sind diese neuen Funktionalitäten auf konventionelle Systemarchitekturen wie CMOS-basierte ASICs mit steigender Komplexität angewiesen. Das Fraunhofer ENAS entwickelt technologische Lösungen für die heterogene Integration von Nanobauteilen, um den hohen Anforderungen der Halbleiterfertigung gerecht zu werden. Es existieren modulare Lösungen für integrierte CNT-basierte Feldeffekttransistoren, integrierte Hardwaresicherheit (Physical Unconable Function) sowie integrierte Sensorarrays.

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Institut für Angewandte Physik

Arbeitsgruppe Dr. Falk Eilenberger:

Dr. Eilenberger leitet die Nachwuchsforschungsgruppe “Photonik in 2D-Materialien“ am Institut für Angewandte Physik der FSU Jena. Er ist Experte auf dem Gebiet der nichtlinearen Optik, in der er sich insbesondere mit der nichtlinearen Wellenausbreitung in strukturierten optischen Fasern und Faserarrays beschäftigte. Darüber hinaus hat er Beiträge zur integrierten Quantenoptik, insbesondere im Bereich der integrierten Erzeugung und Manipulation von Zweiphotonenzuständen geleistet. In der Erforschung optischer Phänomene in halbleitenden 2D-Materialien untersucht er die Ankopplung zweidimensionaler Materialsysteme an wellenleitende Systeme sowie sich daraus ergebende Verstärkungen der nichtlinearen Licht-Materie-Wechselwirkung in diesen Materialien. In diesem System konnte er zeigen, dass hochpräzise Beschichtungsverfahren aus der klassischen Optik geeignet sind, 2D-Materialien mit makroskopischen high-q Resonatoren zu verkoppeln und untersucht dort makroskopische kondensierte Quantenzustände. Ein weiteres Interessengebiet liegt im Bereich der Quantensensorik und der Nutzung photonischer Quantenzustände für interferometrische Anwendungen.

Institut für Festkörperphysik

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Torsten Fritz:

Unsere Gruppe für Oberflächenwissenschaften befasst sich mit der Erforschung organischer Moleküle, die in Form dünner Schichten halbleitende Eigenschaften besitzen. Wir sind spezialisiert auf die Herstellung und Charakterisierung von hoch geordneten (epitaktischen) Molekülschichten auf einkristallinen Substraten.
Zu diesem Zweck untersuchen wir auch moderne 2D-Materialien (Graphen, h-BN, BlueP, MoS2, ...) als Entkopplungsschicht, um eine Hybridisierung der organischen Moleküle mit dem Metallsubstrat unterhalb des 2D-Materials zu verhindern.
Die Vielfalt an komplementären experimentellen Methoden (optische Spektroskopie, Photoelektronenspektroskopie, Elektronenbeugung, Rastersondenmikroskopie, ...), die sowohl auf die organischen Schichten als auch auf die 2D-Materialien angewandt werden, ist ein Schlüsselaspekt unserer Gruppe. Auf diese Weise untersuchen wir umfassend die Struktur (Epitaxie) und die physikalischen Eigenschaften von anorganischen und organischen 2D-Materialien.

Institut für Optik und Quantenelektronik

Institut für Physikalische Chemie

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Andrey Turchanin:

Die Forschungsaktivitäten der AG Turchanin am Institut für Physikalische Chemie umfassen die Herstellung, Charakterisierung und funktionelle Anwendung von zweidimensionalen (2D) Materialien. Der materialwissenschaftliche Schwerpunkt liegt auf kohlenstoffbasierten Materialien wie Graphen und molekularen Kohlenstoff-Nanomembranen, sowie ihren Hybriden mit anorganischen Nanomaterialien (bspw. 2D Übergangs­metalldichalcogenide). Ein wesentlicher Aspekt ist die Optimierung der Materialsynthese im Hinblick auf ihre potentiellen Anwendungen. Im Vordergrund stehen die Charakterisierung der chemischen, strukturellen, elektronischen, optoelektronischen und elektrokatalytischen Eigenschaften. Basierend auf diesen komplementären Untersuchungen entwickelt die AG Turchanin in zahlreichen Kooperationen neuartige Anwendungen von 2D Materialien und deren Hybriden in Bauteilen für Energiespeicher, Sensorik, Nanoelektronik und Photokatalyse.

Institut für Technische Chemie und Umweltchemie

  

 

Das Institut für Bioprozesstechnik und Analytische Messtechnik (iba) in Heilbad Heiligenstadt ist eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung im Freistaat Thüringen und ein An-Institut der Technischen Universität Ilmenau. Die drei Abteilungen beschäftigen sich hauptsächlich mit Materialien für die Lebenswissenschaften, mit der Bioreaktortechnik sowie der analytischen Messtechnik. Darüber hinaus befassen sich zwei Nachwuchsgruppen mit Forschung mit medizinischem Schwerpunkt sowie mit Stammzellforschung.

Das IUTA ist ein Forschungsinstitut im Bereich der Energie- und Umwelttechnik und bildet die Brücke zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung. Ziele der Forschung sind sowohl die Gewinnung von neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen und Methoden als auch der Transfer der Erkenntnisse in die Praxis, beispielsweise durch konkrete Produkt- und Verfahrensentwicklungen.

Die Herstellung von Nanomaterialien im Pilotmaßstab in der Gasphase ist Teil der Forschungsarbeiten des Instituts, wobei dieses etabliertes Verfahren zur Prozessierung gasförmiger oder als Aerosol vorliegender Edukte, in der Regel zur Erzeugung pulverförmiger Produkte genutzt wird. Der Syntheseweg bietet den Vorteil hoher Reinheit und die Möglichkeit der kontinuierlichen Prozessführung, mit der signifikante Materialmengen erzeugt werden können. Zur Herstellung von Graphen wird am IUTA ein Mikrowellen gestützter Plasmareaktor genutzt, der gasförmiges Lösungsmittel zersetzt und über gezielte Kondensation von C-Atomen in der Gasphase Graphen-Platten erzeugt. Ziel ist ausreichende Materialmengen zu erzeugen, um industrielle Anwendungen zu erproben.

  

   

Abteilung "Funktionale Grenzflächen":

Die Abteilung „Funktionale Grenzflächen“ des Leibniz-IPHT kombiniert verschiedene Herstellungsverfahren für funktionale Grenzflächen auf der Basis von (molekularer) top-down und bottom-up Nano- und Schichttechnologie mit spektroskopischen Methoden zur Ableitung von Struktur-Dynamik-Funktionsbeziehungen. Im Hinblick auf 2D-Materialien steht die Entwicklung und Modifikation von Graphen-Schichten, basierend auf chemisch exfolierten Graphen-Flocken, für Energieumwandlung, Filtration, Sensorik und smarte Textilien im Fokus (Dr. Plentz). Das dafür verwendete Double-Self-Assembly-Verfahren ermöglicht eine homogene Beschichtung beliebiger Oberflächen und 3D-Strukturen mit Graphenoxid, welches nachträglich chemisch aus der Gasphase hinsichtlich Porosität, Leitfähigkeit und katalytischer Funktion modifiziert wird. Im weiteren Rahmen wird die Herstellung und Skalierung von Membranen auf Basis kovalent- oder metall-organischen Netzwerken mittels Langmuir-Blodgett-Verfahrens erforscht (Dr. Presselt). Zur mechanistischen Charakterisierung der funktionsbestimmenden Prozesse in 2D Materialien kann auf eine Vielzahl von optischer Spektro­skopie (stationär, zeitaufgelöst) und elektrochemischer Analytik zurückgegriffen werden (Prof. Dietzek-Ivanšić).

  

Fachgebiet NanotechnologieExterner Link

Fachgebiet FestkörperelektronikExterner Link

Fachgebiet Werkstoffe der ElektrotechnikExterner Link

Fachgebiet Mikro- und Nanoelektronische SystemeExterner Link