Er hat sechs Ecken und ist etwa so groß wie ein 1-Cent-Stück: In einem additiven Fertigungsverfahren lassen sich Miniaturlautsprecher als Teil von piezoelektrischen, mikroelektromechanischen Systemen – sogenannten Piezo- MEMS – in Dünnschichttechnik mit einer Kombination von Tintenstrahldruck und Lasertechnik effizient und kostengünstig herstellen.

Der fein fokussierte Ionenstrahl (Focused Ion Beam, FIB) ist ein sehr nützliches Werkzeug in der Nanotechnologie und in der Analytik, bisher wurde er vor allem genutzt, um Proben für bestimmte Mikroskopie-Techniken zu präparieren, etwa bei der Fehlersuche in der Halbleiterindustrie.

Um die Entstehung der Elemente im Universum zu erklären, sind Informationen über die Reaktionen leichter Atomkerne notwendig. Ein Team unter führender Beteiligung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat nun eine der zentralen Reaktionen mit bisher unerreichter Genauigkeit untersucht: die Fusion eines Wasserstoffkerns, dem Proton, mit dem Kern des Wasserstoffisotops Deuterium. Diese Schlüsselreaktion der sogenannten primordialen Nukleosynthese wurde am Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics (LUNA) am Gran Sasso d’Italia, wo die Messungen störende kosmische Strahlung effizient abgeschirmt wird, untersucht.

Mikroskoptisch mit magnetischer PositionierungDie am Fraunhofer IST in Braunschweig entwickelten hartmagnetischen CoSm-Schichten (Kobalt-Samarium) werden auf unmagnetische Metallbänder aufgebracht, die so eine definierte magnetische Struktur bzw. Funktionsschicht erhalten, die sich mit einem Signalmuster codieren und per Sensor auslesen lässt, um eine Positionsbestimmung vornehmen zu können. Diese Bänder werden in den Mikroskoptischen der Dr. ITK Kassen GmbH eingesetzt. Im Zusammenspiel mit Sensoren und einem Auswertealgorithmus erhöhen sie deutlich die Positioniergenauigkeit des Mikroskoptischs, auf dem die Probe zur Beobachtung abgelegt wird. Die Schichten ermöglichen das Anfahren von Positionen bis auf fünf Nanometer genau. Wiederholgenauigkeiten von plus/minus 100 nm sind erreichbar. Dies ist besonders bei der Untersuchung von lebenden Objekten wichtig, wo die Untersuchungszeit oftmals knapp und ein schnelles Positionieren daher essentiell ist.

Die Schichten ersetzen galvanische Kobaltschichten, für deren Abscheidung umweltschädliche Chemikalien benötigt werden. Sie zeichnen sich durch ihre Robustheit und Langlebigkeit sowie durch besonders gute magnetische Eigenschaften aus: Sie ermöglichen ein stärkeres magnetisches Signal und berührungsloses Messen. Auch kann man in geschlossenen Bauteilen wie etwa Hydraulikzylindern messen, an die optische Systeme nicht gelangen. CoSm-Schichten werden mit einer am IST entwickelten Technologie, dem Hohlkathoden-Gasfluss-Sputtern, einem Vakuumbeschichtungsverfahren hergestellt. Anders als bei galvanischen Verfahren kommen hier keine Schadstoffe zum Einsatz.

© Bilder: ITK Dr. Kassen GmbH

Ein deutsch-spanisches Forschungsteam mit Beteiligung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat ein Materialsystem entwickelt, mit dem sich Terahertz-Pulse deutlich effektiver erzeugen lassen als bisher. Es basiert auf Graphen, also superflachem Kohlenstoff, das mit einer metallischen Lamellenstruktur (Gold) beschichtet ist.

Weltweit steigt der Bedarf an Lithium, vor allem für Lithium-Ionen-Batterien. Um den weiter steigenden Bedarf decken zu können, wird seit einigen Jahren auch die Produktion von Lithium aus Anlagen der Tiefengeothermie diskutiert und in Pilotprojekten untersucht, unter anderem im Oberrheingraben.

Hochleistungsfasern, die hohen Temperaturen ausgesetzt waren, verlieren meist unerkannt ihre mechanischen Eigenschaften und können im schlimmsten Fall genau dann reißen, wenn Leben davon abhängen. Zum Beispiel Sicherheitsseile der Feuerwehr oder Tragseile für schwere Lasten auf Baustellen. Empa-Forschende haben nun ein durch Sputterverfahren erzeugtes Beschichtungssystem entwickelt, das die Farbe wechselt, wenn es hohen Temperaturen durch Reibung oder Feuer ausgesetzt war.

Im Mars-Rover „Perseverance“ ist ein optischer Interferenzfilter des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) verbaut. Er hilft dem Rover der NASA bei der Untersuchung des Staubs in der Atmosphäre des Planeten und das unter den extremen Bedingungen.

Wird Obst oder Gemüse durch Wärme getrocknet, können Nährstoffe zerstört werden und Aromastoffe verloren gehen. Deshalb ist das nichtthermische Trocknen von Lebensmitteln in der Industrie besonders beliebt. Ein neues, an der Empa entwickeltes Trocknungsverfahren mittels Ionenwind verspricht nun im Vergleich zu konventionellen Methoden (z. B. mittels Ventilatoren) ein energieeffizienteres, schnelleres und noch schonenderes Trocknen von Lebensmitteln.

Diamantschichten sind auch hervorragend für Wendeschneidplatten einsetzbar. Die Werkzeuge erreichen ausgezeichnete Ergebnisse bei der Zerspanung von CFK und GFK, Graphit, NE-Metallen und Kunststoff.