Sie verwenden geformtes Licht, um Schall zu messen, und Mikrowellen, die das Dreh-Moment im E-Auto ausspionieren. Alexander Bergmann, Leiter des Instituts für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz, und Peter Banzer, Leiter der Arbeitsgruppe Optics of Nano and Quantum Materials – Structured Light, Sound and Matter an der Universität Graz, arbeiten an völlig neuartigen Sensoren. Im neuen „Christian Doppler Labor für Sensorik basierend auf strukturierter Materie“ erforschen die beiden mit ihren Teams Grundlagen und weitere Anwendungsgebiete für sogenannte strukturierte Materialien und Lichtfelder. Gefördert wird die Einrichtung vom Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft.
„Forschung ist die Basis für unternehmerische Innovation, das zeigen unsere CD-Labors und ihre Unternehmenspartner immer wieder“, betont Arbeits- und Wirtschaftsminister Martin Kocher. „In diesem konkreten Fall erwarten die Unternehmenspartner vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von der Erforschung der physikalischen Grundlagen von strukturierter Materie und strukturiertem Licht: von Sensorik und Telemetrie über effizientere Fahrzeuge und Maschinen bis hin zur Medizin, wo Sensorik für Biomoleküle realisiert werden könnte. Forschung stärkt den Standort Österreich.“
Baukasten mit Nano-Teilchen
„Wir haben gewissermaßen einen Lego-Kasten zur Verfügung mit sehr vielen Bausteinen, die alle bestimmte Eigenschaften haben. So können wir uns vereinfacht gesagt Strukturen zusammenbauen, die die gewünschten Funktionen erfüllen“, schildert Peter Banzer. So wollen die Wissenschafter beispielsweise Mikrofone entwickeln, die viel kleiner sind, weniger verzerren und weniger leicht verschleißen als herkömmliche Mikros. „Die Schallwellen drücken dabei die ‚Legosteine‘ auf dem Sensor-Material zusammen, diese wiederum reflektieren dadurch das Licht anders als zuvor“, veranschaulicht Alexander Bergmann.
Manipulierte Mikrowellen
Ebenfalls zum Einsatz kommen könnten strukturierte Materialien in E-Autos und E-Rollern, um die Übertragung des Drehmoments des Motors auf die Räder zu steuern. Die neuen Sensoren sind in der Lage, das Losfahren wesentlich effizienter und damit energiesparender zu kontrollieren. „Wir verwenden dafür künstlich hergestellte Kristalle. Diese funktionieren wie Antennen, deren Signal von eigens manipulierten Mikrowellen-Strahlen empfangen wird“, beschreibt Banzer. Das Drehmoment „verstimmt“ die Antennen, die Änderung des Signals wird in Echtzeit abgelesen. Damit ist die Messung schneller, robuster und kommt ohne Kabel aus.
„Dieselbe Technologie kann in der Robotik verwendet werden, damit Maschinen vorsichtig empfindliche Gegenstände angreifen können“, ergänzt Bergmann. „Es gibt also wahnsinnig viele Anwendungsbereiche für die Materialien, bestimmt auch solche, von denen wir jetzt noch gar keine Idee haben.“
Im Christian Doppler Labor kooperieren die Forscher mit international renommierten Universitäten, etwa Stanford, Cambridge oder der ETH Zürich ebenso wie mit den Unternehmen ams-Osram und Infineon, die die Arbeit mitfinanzieren. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft.
In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschaftler:innen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel.
Diese Forschung ist im Field of Expertise „Advanced Materials Science“ verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten der TU Graz.
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