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Ultradünne Terahertz-optische Komponenten, grossflächige Dehnungssensoren und Oberflächenmikrostrukturierung mit hohen Durchsatzraten – für diese Entwicklungen erhalten mit Elena Mavrona, Mohammad Jafarpour und Nicolas Zaugg gleich drei Empa-Forschende dieses Jahr ein «Empa Entrepreneur Fellowship», um auf Grundlage ihrer Forschung innovative Produkte zu entwickeln.
Das einjährige «Empa Entrepreneur Fellowship» ist eine Art Stipendium. Es wird an Kandidatinnen und Kandidaten vergeben, die auf der Grundlage ihrer Forschung an der Empa Unternehmerinnen bzw. Unternehmer werden wollen. Die Fellowships werden in einem Wettbewerbsverfahren vergeben, um sicherzustellen, dass die Anträge mit dem höchsten Potenzial und die Bewerberinnen und Bewerber mit den vielversprechendsten Unternehmereigenschaften ausgewählt werden. Sie wurden dieses Jahr bereits zum vierten Mal an junge Forschende vergeben.
Die Jury, bestehend aus internen und externen Juroren, hat dieses Jahr gleich drei solche Forschungspreise verliehen. Der Grant ermöglicht es den Fellows, die anwendungsorientierte Forschung für ein innovatives Produkt oder eine anspruchsvolle Dienstleistung in diesen zwölf Monaten weiter voranzutreiben und deren Vermarktung vorzubereiten.
Ultradünne optische Komponenten zur Manipulation von Terahertz-Strahlung
Terahertz-Strahlung liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen dem kurzwelligen sichtbaren und infraroten Licht und den längeren Mikro- oder Gigahertz-Frequenzen. Lange kaum erforscht, gilt sie heute als eine vielversprechende Technologie für die Einführung des 6G-Standards für die drahtlose Kommunikation und ermöglicht auch zahlreiche weitere Anwendungen, von der medizinischen Diagnostik bis hin zur Weltraumforschung und Sicherheitskontrollen. Allerdings leiden die derzeitigen optischen Terahertz-Komponenten unter einer schlechten Leistung und Verfügbarkeit.
Mit einer patentierten Fertigungsplattform entwickelt Elena Mavrona mit ihrem Spin-off Lepto GmbH ultradünne, hocheffiziente Terahertz-optische Komponenten und Geräte mit überlegener Frequenzselektivität und nahtloser Systemintegration. Erfolgreiche Pilotverkäufe an Forschungsgruppen in der Schweiz und Deutschland bestätigen das grosse Marktinteresse und den Mehrwert für die Kunden.
Das Stipendium will Elena Mavrona zur Weiterentwicklung des innovativen Kernprodukts verwenden, der Terahertz-Bandpassfilter, sowie zur Fertigstellung der Polarisatoren, zur Optimierung der Tiefpassfilter und zur Verbesserung des Produktdesigns. Lepto GmbH soll auf dem Markt besser sichtbar werden, unter anderem durch gezielte Öffentlichkeitsarbeit, Veröffentlichungen, Konferenzteilnahmen und die Suche nach strategischen Partnerschaften mit Originalgeräteherstellern in den Bereichen Spektroskopie und Bildgebung. «Darüber hinaus werden wir wichtige Materialien und notwendige Ausrüstung anschaffen, um die Forschung und Entwicklung sowie die Prototypenherstellung zu unterstützen», so die Preisträgerin.
Hochauflösende gedruckte Dehnungssensoren für die Überwachung von Infrastruktur
Die strukturelle Zustandsüberwachung («Structural Health Monitoring», SHM) ist für die Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Leistung moderner Infrastrukturen von entscheidender Bedeutung. Während digitale Systeme rasante Fortschritte gemacht haben, unterliegt die Sensorhardware nach wie vor Einschränkungen hinsichtlich Kosten und Skalierbarkeit – insbesondere in Bezug auf Auflösung und Empfindlichkeit. Das Projekt von Preisträger Mohammad Jafarpour will diese Lücke mit einer Sensorplattform auf Basis von hochauflösendem Tiefdruck schliessen, die industrielle Skalierbarkeit mit einer Präzision von unter 10 μm kombiniert.
Das Projekt nutzt ein patentiertes laserbasiertes Gravurverfahren, um eine Strukturierung unter 10 μm durch Rolle-zu-Rolle-kompatiblen Tiefdruck zu ermöglichen. Dieser Ansatz ermöglicht die Herstellung leichter, flexibler Dehnungssensoren mit verbesserter Auflösung und Sensitivität. Der Schwerpunkt liegt zunächst auf Windturbinenflügeln, wo eine verteilte Dehnungsüberwachung die aerodynamische Optimierung unterstützen und den Wartungsaufwand reduzieren kann.
Neben den technischen Zielen umfasst das Projekt auch einen Fahrplan für die Kommerzialisierung. «Über einen Zeitraum von zwölf Monaten plane ich, Sensorprototypen zu entwickeln und zu testen, die Herstellbarkeit zu bewerten und die Gründung eines Start-ups zu prüfen», so Jafarpour.
Grossflächige Mikrostrukturierung durch Laserverfahren
Mikrostrukturierte Oberflächen finden zahlreiche Anwendungen in Bereichen wie Optik, Elektronik, Biotechnologie, Energie, Transportwesen und mehr. Durch sorgfältige Anpassungen der Oberflächentopologie erhalten Substrate neue Eigenschaften, die das Grundmaterial selbst nicht aufweist. Dieser Effekt kann für innovative und effiziente Mikrogeräte, aber auch für Produkte im Makrobereich genutzt werden.
Das massgeschneiderte 248-Nanometer-Laserablationswerkzeug des Laserzentrums an der Empa in Thun ermöglicht die Mikrostrukturierung von Oberflächen im Mikrometer- bis Millimeterbereich, mit hohen Durchsatzraten und selbst auf Oberflächen von mehreren Quadratmetern. Dabei ist das Verfahren deutlich günstiger als die klassische Mikrofabrikation auf Wafer-Grösse in einem Cleanroom, was die Möglichkeit für bahnbrechende Anwendungen und Produkte in wachstumsstarken Sektoren wie Energie und Gesundheit bietet.
Die Gruppe um Preisträger Nicolas Zaugg hat die technischen Fähigkeiten des Systems durch Forschungsprojekte und erste Verkäufe an kommerzielle Partner im vergangenen Jahr unter Beweis gestellt. Gemäss Zaugg ist das Laserzentrum «eine vielversprechende Möglichkeit für ein Hightech-Spin-off, ganz im Einklang mit der Mission der Empa, wissenschaftliche Exzellenz in industrielle Anwendungen zu übersetzen.»
Preisträger und Preisträgerinnen, die bereits ein Start-up gegründet haben:
Federica Bellizio: Kuafu AG, intelligente Energiemanagementplattform
Elena Mavrona: Lepto GmbH, effiziente und skalierbare Terahertz-Komponenten
Andyn Omanovic: Etavalve GmbH, Wärmekraftmaschine zur Energiegewinnung aus industrieller Abwärme
David Häusermann: FireDrone AG, Drohne für Feuerwehreinsätze und Industrieinspektionen
Abdessalem Aribia: BTRY AG, Dünnschichtbatterien
Dr. Elena Mavrona
Lepto GmbH
Tel. +41 76 758 46 47
elena@lepto.ch
Dr. Mohammad Jafarpour
Empa, Functional Polymers
Tel. +41 58 765 61 64
mohammad.jafarpour@empa.ch
Nicolas Zaugg
Empa, Advanced Materials Processing
Tel. +41 58 765 62 18
nicolas.zaugg@empa.ch
Mohammad Jafarpour, Elena Mavrona und Nicolas Zaugg (von links) sind die diesjährigen Empfänger des ...
Copyright: Empa
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Bauwesen / Architektur, Elektrotechnik, Energie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Wettbewerbe / Auszeichnungen
Deutsch
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