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Zentrum für Mikro- und Nanosensorik

 

 

Das Department für Integrierte Sensorsysteme entwickelt Sensoren und Aktuatoren, basierend auf MEMS/NEMS- und Dünnschichttechnologien. Neuartige Sensor- und Aktuatorsysteme werden zum Beispiel im medizinischen Bereich, für Umweltmonitoring, im Gebäudemanagement, in der industriellen Automatisierung und im Automobilbereich eingesetzt. Es werden dabei verschiedene Schlüsseltechnologien wie der Nanotechnologie, Photonik, neuartiger Werkstoffe und der Mikro/Nano-Elektronik, welche von der europäischen Leitindustrie als der Zugang zu Innovationen erachtet werden, angewendet. Das Department hat umfassendes Wissen und Erfahrung in den folgenden Bereichen, an denen weiter aktiv geforscht wird:

 

  • Konzeptionierung, Design und Entwicklung von MEMS/NEMS- und Dünnschichtsensoren/aktuatoren mit speziellem Fokus auf:
    • Sensoren basierend auf Spintronik und Metamaterialien
    • resonante Magnetfeldsensoren
    • thermische Sensoren/Aktuatoren
    • mikro-optoelektromechanische Systeme (MOEMS)
  • Fertigung von Demonstratoren, Prototypen und Kleinserien von entwickelten Sensor- und Aktuatorlösungen
  • Charakterisierung und Tests von Sensor- und Aktuatorsystemen und deren Validierung durch multi-physikalische Modellierung und analytische Beschreibungen
  • Analyse kundenspezifischer Anforderungen und Identifizierung geeigneter Sensor- und Aktuatorprinzipien

 

Zwei große technologische Trends, nämlich die Miniaturisierung und Netzwerkfähigkeit, lassen eine umfassende Installation und Verbreitung von Sensoren zu. Ein Schlüsselfaktor ist die Miniaturisierung durch mikro/nano-elektro-mechanische Technologien und die CMOS Integration,  die die Herstellung von Sensoren für viele neue Anwendungen leistbar gestalten lassen. Ein geringerer Leistungsverbrauch erlaubt dabei die Gestaltung autarker Systeme, die entweder batteriegetrieben sind oder über Energiesammler (harvester) ihr Energie selbst bereitstellen.  Der zweite Schlüsselfäktor ist der Fortschritt in der Kommunikationstechnologie, der fast unbegrenzten Zugriff auf vernetzte Geräte zur Verfügung stellt.


In einem modernen Auto sind zum Beispiel mehr als hundert Sensoren verbaut, sammeln Daten und werten diese aus. Der Motor wird mit Sensoren überwacht und kontrolliert. Aber auch Sicherheitssysteme wie der Airbag werden mit Sensoren ständig geprüft. Der Fortschritt in der Automobilindustrie in Bezug auf Energieeffizienz und Sicherheit ist nur durch den massiven Zuwachs an Sensordaten möglich geworden. Neu entstehende Anwendungen sind auch in der Medizin und im Gesundheitswesen zu beobachten. Bald werden mehr als 10 Milliarden Menschen diesen Planeten bewohnen, die alle Zugriff auf beste medizinische Betreuung haben wollen. Sensorik ist eine der Schlüsseltechnologien, mit denen sich ein Gesundheitssystem einrichten lässt, das sich alle leisten können. Andere Anwendungen finden sich in der Gebäudeinfrastruktur, wo Sensoren zur Kontrolle der Energie, Belüftung, des Wasserkreislaufs und dem Gebäudezustand selbst eingesetzt werden. In den kommenden 6 Jahren werden MEMS/NEMS weiterhin ein stetiges, nachhaltiges, zweistelliges Wachstum erfahren, mit einem jährlichen Zuwachs von 20% an Komponenten und 13% im Umsatz. Für das Jahr 2017 wird ein Markt in der Größenordnung von 21 Milliarden Euro erwartet (Frost & Sullivan).

 

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Magnetic dynamics
Foto: ZISS
Metamaterialschip
Foto: ZISS