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 ClusterManagements (ThCM) im Bereich Downloads.

Die Mikrofluidik in Thüringen wird stark von Akteuren der AG Nanotechnologien geprägt. Zu den bedeutendsten 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.

Quelle der Beschreibung: Eigene Formulierung

Wachstumskern HIPS

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

Wachstumskern „fanimat nano“

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 30.08.2023, https://www.innovation-strukturwandel.de/strukturwandel/shareddocs/entries/de/UnternehmenRegion/Wachstumskerne/wachstumskerne-bis-2015/fanimat-nano_13.html

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).

Forschungsthemen

• Passive molekulare Plasmonik: LSPR-basierte Bioanalytik
• Aktive molekulare Plasmonik: Plasmonische Katalyse und (Nano-)Manipulation
• Mikrofluidik und Lab-on-a-Chip-Technologie für On-Chip-Biophotonik, Spektroskopie und Analytik
• Diagnostik-Lösungen für Point-of-Care-Anwendungen

Anwendungsfelder

• Medizinische Chipsysteme und bioanalytische Assays zum Nachweis von Krankheitserregern und Antibiotikaresistenzen (Wasserpathogene, Zoonosen, Sepsis), sowie Biomarkern (Krebs, Arthritis)
• Plasmonische Katalyse
• Biopartikelanalyse, Zellsortierung und digitale Tröpfchenuntersuchungen

Quelle der Beschreibung: IPHT, abgerufen am 30.08.2023, https://www.leibniz-ipht.de/de/abteilungen/nanobiophotonik/

Die Erforschung nanopartikelbasierter Therapien für entzündliche innere Erkrankungen steht im Mittelpunkt des Sonderforschungsbereichs „Polymerbasierte Nanopartikel-Bibliotheken für die Entwicklung zielgerichteter anti-inflammatorischer Strategien“.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Nanopartikel aus neuen Polymeren, die auf den entzündungshemmenden Wirkstoff und die gewünschte Art der Freisetzung maßgeschneidert sind. Der Verbund will dazu systematisch sogenannte Partikelbibliotheken anlegen, um dem jeweiligen Wirkstoff die geeigneten Nanopartikel zuordnen zu können.

Quelle der Beschreibung: Pressemeldung der DFG vom 26.05.2017 http://www.dfg.de/service/presse/pressemitteilungen/2017/pressemitteilung_nr_16/index.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 30.08.20123, https://idw-online.de/de/news674954

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

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

Der Kurzbrief aus dem Jahr 2008 kann Ihnen auf Nachfrage zugesandt werden.