Nanotechnologien

Die Potentialanalyse betrachtet wichtige Aspekte der Mikro-Nano-Integration (MNI) und bringt diese im Kontext mit aktuellen Markentwicklungen in Thüringen.

Die Studie gibt einen umfassenden Überblick über die Entwicklung von Mikrosystemtechnik und Nanotechnologie zur Mikro-Nano-Integration in Thüringen. Die Ist-Analyse zeigt u.a. die wirtschaftlich-politischen Zukunftsfelder und die wirtschaftlichen Potenziale Thüringens auf. Zudem wird in diesem Zusammenhang die MNI-Unternehmens- und Wissenslandschaft aufgezeigt.

Die Studie finden Sie auf der Webseite des Thüringer ClusterManagemens (ThCM) im Bereich Downloads.

Die Mikrofluidik in Thüringen wird stark von Akteuren der AG Nanotechnologien geprägt. Zu den bedeutendste Einrichtungen in Thüringen zählen z.B.:

• Hans-Knöll-Institut für Naturstoff-Forschung Jena (HKI), Abteilung Biotechnikum
• Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik Heiligenstadt (iba), Fachbereich Bioprozesstechnik
• Institut für Photonische Technologien Jena (IPHT), Arbeitsgruppe Mikrofluidik
• TU Ilmenau, FG Physikalische Chemie/Mikroreaktionstechnik

Die Akteure setzen sich mit den unterschiedlichsten Aspekten der Mikrofluidik auseinander. Z.B. werden folgende Forschungsthemen untersucht:

• Digitale Mikrofluidik,
• die Entwicklung von intelligenten mikrofluidischen Funktionsstrukturen
• Naturstoffchemie einschließlich der Strukturanalyse
• Partikelmanipulation und Sortierung
• Verfahren der Mikro-Reaktionstechnik.
• die Entwicklung mikrofluidischer Verfahren für Zellmanipulation
• Bioprozesscharakterisierung und -Kopplung
• optisch-spektroskopischer Verfahren für das Auslesen mikrofluidischer Assays,
• Sensor-Integration

BMBF-Projekt „BactoCat“ und Innovationsforum „KompaTech“

Das Ziel des Projektes BactoCat bestand in der Identifizierung neuer Synthesewege von Mikroorganismen in der Mikroreaktionstechnik durch edelmetall- und metallnanopartikel-katalysierte Prozesse.
Mit dem Projekt wurde der Zugang zu bisher ungenutzten zellulären und insbesondere mikrobiellen Syntheseleistungen geschaffen, der auf Grund der Vielzahl der interessanten Stämme und der Vielzahl von in Frage kommenden Prozessparametern und Medienzusammensetzungen mit konventionellen Ansätzen bisher nicht erreicht werden konnte.

Die umfangreichen Forschungsarbeiten im Projekt BactoCat wurden im Innovationsforum „KompaTech“ aufgegriffen und fortgeführt. Im Rahmen des Innovationsforums werden Potenziale der kompartimentierten Biotechnologie erschlossen. Durch Übertragung des Kompartimentierungs-Prinzips auf Produktions- und produktionsnahe Systeme können einerseits Forschungsergebnisse schnell in Anwendungen überführt und andererseits neue effiziente Bioprozesse möglich werden.

Das hervorgegangene Netzwerk aus Wissenschaftlern und industriellen Partner vereint die Interessen der unterschiedlichen Akteure. Es finden in regelmäßigen Abständen Workshops statt, in denen Projekte diskutiert, angestoßen und präsentiert werden.

Weiteren Informationen zum Innovationsforum „KompaTech“ sowie die Ergebnisse der Workshops finden Sie hier. (Hinweis: Kontaktieren Sie Herrn Sawatzky, um die Zugangsdaten zu erhalten).

Quelle der Beschreibung: http://www.bactocat.de/,  http://kompatech.de und im Text verlinkte Internetseiten des HKI, iba, IPHT und TU Ilmenau

Die Digitalisierung, d.h. die Erzeugung und Verarbeitung von Informationen in vernetzten Systemen, besitzt eine Schlüsselrolle für den Übergang in die nachhaltig produzierende und konsumierende Gesellschaft der Zukunft. Die Sensortechnik als Medium zur Generierung dieser Informationen wird hierfür zu einer tragenden Schlüsseltechnologie. Funktionale Nanostrukturen sowie die Verbindung von Siliziumtechnologie und keramischer Mehrlagentechnik (SiCer) bilden eine große Chance für KMU. Dabei beschreiten Thüringer Unternehmen und Forschungseinrichtungen neue Wege in der Prozesstechnologie, um z.B. Silizium und Keramik zu verbinden. Ziel des Wachstumskerns HIPS ist die Entwicklung einer Technologieplattform für neuartige Sensoren und die gemeinsame Vermarktung dieser.

Derzeit erarbeitet das Konsortium an dem Innovationskonzept.

Quelle der Beschreibung: Eigene Formulierung

Der Wachstumskern „fanimat nano“ vereint die starken Kompetenzen in den Branchen „Technische Keramik“ und „Elektronik“ in der Region Hermsdorf-Jena. Aufbauend auf den bestehenden technologischen Stärken der KMU in den Anwendungsfeldern

• Elektrotechnik/Elektronik,
• Optik/Optoelektronik und
• Medizintechnik

wurde das in den Forschungseinrichtungen erarbeitete Know-how im Bereich der Nanopartikeltechnologien zur Entwicklung und Herstellung qualitativ überlegener Komponenten und Systemprodukte genutzt. Die Nano-Eigenschaften wurden dabei in einer durchgängigen Fertigungstechnologie über alle Stufen der Wertschöpfungskette implementiert.

Weitere Informationen

Quelle der Beschreibung: BMBF, abgerufen am 20.06.2017, https://www.unternehmen-region.de/de/1288.php

Schwerpunkt der Forschungsarbeiten bildet die molekulare Plasmonik. Das Ziel ist die Erschließung des Potentials plasmonischer Effekte an Hybrid-Nanostrukturen von molekularen mit chemisch-synthetisierten metallischen Elementen für den Einsatz in der Biophotonik. Die technische Basis bildet dazu das Design und die Synthese von Metall-Nanopartikeln und Nanostrukturen mit gewünschten definierten optischen Eigenschaften (lokalisierte Oberflächenplasmonen-Resonanz, LSPR) in Kombination mit (bio)molekularen Komponenten (z.B. DNA).

Technologien

• Sensorentwicklung
• Mikrofluidische Nanopartikelsynthese (UV-NIR)
• Herstellung plasmonischer Nanostrukturen durch Selbstorganisation und Mikrointegration
• DNA-Origami Technik

Anwendungsfelder

• Diagnostik
• Pathogennachweis in
  
  • Wasser (auch Antibiotikaresistenz)<
  • Lebensmittel
  • Medizinisch-relevanten Proben
• Nachweis von Biomarkern für
  • Krebs
  • Rheumatoide Arthritis
• Katalyse und Materialbearbeitung
• Bildgebung und plasmonische Therapieansätze

Quelle der Beschreibung: IPHT, abgerufen am 21.06.2017, https://www.leibniz-ipht.de/forschungseinheiten/forschungsabteilungen/nanobiophotonik/nanobiophotonik/uebersicht.html

Photonische Nanomaterialien und Metamaterialien werden stark durch das

• Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und das
• Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena (Abbe Center of Photonics) vorangetrieben.

Es werden große Anstrengungen in der Modellierung, Gestaltung und Charakterisierung von Nano- und Metamaterialien unternommen. Die Wissenschaftler am Abbe Center of Photonics untersuchen nanostrukturierte, nano-optische und Meta-Materialien entlang der gesamten Prozesskette (Design, Modellierung, Fertigung, Charakterisierung und funktionale Anwendung) mit dem Ziel, optische Systeme mit zusätzlichen Funktionalitäten zu.

Weitere Informationen

Ein Beispiel dafür stellen „Schaltbare Metamaterialien“ dar:

Aktuell forscht ein Team von Physikern der Staatlichen Universität Moskau (Russland), der Sandia National Laboratories in Albuquerque (USA) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena (Deutschland) an der Entwicklung von schaltbaren Eigenschaften der Metamaterialien. Die ultraschnell schaltbaren Metamaterialien werden mittels Elektronenstrahllithographie hergestellt. Bislang existieren solche Metamaterial lediglich im Labor. Für die Skalierbarkeit bedarf es weiterer Grundlagenforschung.

Weitere Informationen finden Sie auf der Seite der FSU Jena.

Quelle der Beschreibung: Im Text verlinkte Internetseiten der Fraunhofer IOF und IAP; Forschungsmeldung vom 19.05.2017, abgerufen am 21.06.2017, http://www.uni-jena.de/Forschungsmeldungen/FM170519_Schaltbare_Metamaterialien.html?highlight=metamater%2A

Der von der Landesentwicklungsgesellschaft Thüringen mbH erstellte Technologie-Kurzbrief über Nanotechnologien beinhaltet

• die thematischen Einordnung,
• die Trends,
• die Situation in Thüringen und
• einen Überblick über Thüringer Akteure.

An der Aktualisierung des Kurzbriefs wird derzeit gearbeitet. Die alte Version finden Sie im Bereich Downloads.