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Winzige magnetische Sensoren versprechen riesige Offenbarungen und Einsichten

Man kann vieles aus Dingen lernen, die man mit dem bloßen Auge erkennen kann, aber technische Fortschritte und Instrumente haben unser Blickfeld erheblich ausgeweitet. Bereiten Sie sich auf ein Aha-Erlebnis vor, wenn EU-finanzierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Quantenmikroskop vorstellen, das nicht invasive magnetische Bildgebung von Materialien mit einer bislang unerreichten Auflösung ermöglicht.

Industrielle Technologien

Wir machen uns durch Beobachtungen und Experimente ein Bild der physikalischen Welt, die uns umgibt. Instrumente wie Teleskope oder Rasterkraftmikroskope haben uns die Magie offenbart, die zu weit entfernt oder in zu kleinem Maßstab vonstattengeht, als dass man sie auf andere Weise beobachten könnte. Nun hat eine europäische Forschungsgruppe von Qnami, einem Schweizer Start-up, bahnbrechende Quantennanosensoren entwickelt. Die Nanosensoren ermöglichen die nicht invasive „Visualisierung“ von Proben mit der höchsten auf dem Markt verfügbaren räumlichen Auflösung. Dank der Finanzierung durch die EU konnte das Projekt NanoMAGIQ Einblicke in den Markt liefern, sodass sich das Team gut für zusätzliche Finanzierung, die Optimierung der Technologie und die Markteinführung aufstellen konnte.

Diamanten sind eines Quantensensors beste Freunde

Mathieu Munsch, CEO von Qnami und Projektkoordinator, erklärt: „Im Gegensatz zu Quantencomputern, bei denen der Einfluss der Umgebung minimiert werden muss (indem man zum Beispiel in einem Vakuum oder bei kryogenen Temperaturen arbeitet), machen sich Quantensensoren die extreme Empfindlichkeit von Quantensystemen gegenüber ihrer Umgebung zunutze, um sehr genau Messungen durchzuführen.“ Qnami hat sich aufbauend auf Pionierarbeit des Quantum Sensing Lab an der Fakultät für Physik der Universität Basel auf eine einzigartige Quantensensorentechnologie konzentriert, die Stickstoff-Fehlstellen-Zentren in Diamanten nutzt – winzige Defekte, die ein einzelnes Elektron einfangen können. Die gezielte Manipulation und Messung des Zustands eines einzelnen Elektrons ermöglicht äußerst genaue Messergebnisse in elektrischen und magnetischen Feldern. Qnami setzt standardmäßige Mikrostrukturierungsprozesse ein, um Diamanten zur Verwendung in magnetischen Quantensensoren zu funktionalisieren und zu schneiden. Munsch erklärt: „Indem die Quantensensoren in ein Rasterkraftmikroskop integriert werden, ermöglichen wir extrem hochauflösende Bilder von Proben, die die Topographie und magnetische Struktur zeigen. Unsere laterale Auflösung beträgt derzeit etwa 50 nm und unser Ziel ist eine Auflösung von 10 nm.“ Dieser Wert liegt nur knapp außerhalb des Bereichs, der zur Abbildung Ihrer DNS (mit einem Durchmesser von etwa 2,5 nm) nötig wäre.

Magnetische Nanosensoren ziehen Aufmerksamkeit auf sich

Munsch gibt an: „Die magnetische Bildgebungslösung von Qnami hat nicht nur die höchste räumliche Auflösung auf dem Markt, sie ist auch nicht invasiv, sodass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch die fragilsten Materialien und empfindlichsten Designs mit einem bislang unerreichten Detailgrad untersuchen können.“ Darüber hinaus werden genaue Messwerte auf unkomplizierte Weise gewonnen, sodass man quantitative Ergebnisse erhält, die man leicht reproduzieren kann. In der Spintronik tätige Fachkräfte aus Ingenieurwesen und Wissenschaft sind bereits frühzeitige Anwender der Technologie. Munsch erklärt, dass „alle Festplatten seit den 90ern Spintronik-Technologie verwenden. In naher Zukunft gilt das vielleicht sogar für jeden Computerchip. Unser Ziel ist es, diese Fachkräfte aus Ingenieurwesen und Wissenschaft mit einzigartigen quantitativen Informationen zu ihren Geräten zu unterstützen, sodass sie die Elektronik der Zukunft erschaffen, entwickeln und bereitstellen können. Unsere Zusammenarbeit mit Horiba zur Entwicklung des ersten Prototyps dient diesem Zweck.“ Qnami macht sich für eine rasche Marktdurchdringung bereit und plant für 2020 weiteres Wachstum. Das Unternehmen wird Stellen in der Technik, im Verkauf, im Marketing in der Geschäftsentwicklung und in anderen Bereichen zu besetzen haben, und ermutigt insbesondere Frauen nachdrücklich, sich zu bewerben. Munsch schließt mit den Worten: „Mit NanoMAGIQ haben wir ein Projekt mit ehrgeizigen Zielen ins Leben gerufen. Die Interaktion mit unseren zukünftigen Kunden war besonders ergiebig, sodass wir unsere Ideen weitaus ausführlicher weiterentwickeln konnten, als erwartet, und unsere Überzeugung stärken konnten, dass wir einer bedeutenden Nachfrage nachkommen.“ Stellen Sie sich auf die Quantenwelle und Offenbarungen über Materialien und Geräte ein, die bislang nicht zu erreichen waren.

Schlüsselbegriffe

NanoMAGIQ, Quanten, Auflösung, magnetisch, Qnami, Stickstoff-Fehlstellen, Quantensensoren, Proben, Nanosensoren, Diamant, Rasterkraftmikroskop, Moleküle, magnetische Bildgebung, Spintronik

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