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Ansprechpartner

Univ.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Stefan Sinzinger

Kommissarischer Fachgebietsleiter

Telefon +49 3677 69-2490

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INHALTE

3D Highlight - Höherer Durchsatz bei der 3D-Zellcharakterisierung mittels Light-Sheet-Mikroskopie

Manipulation von Fluidsegmenten mittels Electrowetting

Kurzbeschreibung:
Die Kultivierung von dreidimensionalen Zell-Sphäroiden in einem tropfenbasierten Zweiphasensystem ist eine Methode für toxikologische Experimente oder pharmazeutische Screenings mit großem Durchsatz. Hierbei werden Zellen in schlauchbasierten Bioreaktoren (pipe based bioreactor) in Tropfen aus Zellkulturmedium kultiviert. Die Tropfen befinden sich in einem öligen Medium und bilden so einen segmentierten Fluss aus Tropfen und Medium. Ziel des Projektes ist es, in dafür geschaffenen Mikrosystemen Tropfen gezielt zu manipulieren, um die Langzeitstabilität der Zellkultur unter diesen Bedingungen zu verbessern. Die Tropfen werden so einer Auswertung mittels eines Light-Sheet-Mikroskops zugeführt.

Projektleitung (TU Ilmenau): 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Martin Hoffmann, FG Mikromechanische Systeme
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Stefan Sinzinger, FG Technische Optik

Wissenschaftliche Mitarbeiter (FG MMS): M. Sc. Christoph Weigel

Projektlaufzeit: 08/2015 - 07/2018

Förderung: Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und digitale Gesellschaft

Förderkennzeichen: 2015-0010-TUI

Projektträger: VDI Technologiezentrum, Nano- und Werkstofftechnologien

Projektpartner:
Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik, Heilbad Heiligenstadt

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NaMIS - Nanointegration als Schlüsseltechnologie für einen MEMS basierten IR-Emitter für spektroskopische Sensorsysteme

Aufbau des Emitters

Teilprojekt TU Ilmenau: „Integration hocheffizienter, langzeitstabiler Nanostrukturen in IR-Emitter für spektroskopische Anwendungen“

Kurzbeschreibung:

Ziel des Projektes ist es, ein langzeitstabiles, driftfreies Messsystem in der NDIR (nondispersive infrared) Gasmesstechnik zu erforschen. Dabei ist eine hocheffiziente, stabile Infrarotstrahlungsquelle unverzichtbar. Dazu werden Nanostrukturen entwickelt, die über lange Einsatzzeiträume eine stabile Infrarot-Abstrahlung ermöglichen und einen hohen Emissionskoeffizient besitzen.  Die IR-Quelle zeichnet sich durch eine nahezu ideale Planck’sche Abstrahlcharakteristik auch bei Temperaturen bis zu 800 °C aus. Um eine neuartige Systemstabilität der IR-Quelle zu erzielen, soll der Emitter mit einem integrierten Bolometer geregelt werden. Die Erforschung optimaler Hochtemperatur-Nanostrukturen sowie die Miniaturisierung und individuelle Anpassung der Strahler an modellhafte Applikationen stellen die Kernziele des Projektes dar. 

Projektleitung (TU Ilmenau):
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Martin Hoffmann, FG Mikromechanische Systeme

Wissenschaftliche Mitarbeiter (FG MMS): M. Sc. Karin Wedrich, M. Sc. Shuhao Si

Projektlaufzeit: 05/2016 - 10/2018

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Förderkennzeichen: 13XP5019F

Projektträger: VDI Technologiezentrum, Nano- und Werkstofftechnologien

Projektpartner:
Micro-Hybrid Electronic GmbH
m.u.t. AG
LogiDataTech systems GmbH & co.KG
Siegert TFT GmbH
Fraunhofer-Institut für physikalische Messtechnik IPM
Günther-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung IFW

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BiSWind - Bauteilintegrierte Sensorik für Kraftübertragungselemente in Windenergieanlagen

Teilprojekt TU Ilmenau: "Miniaturisierte komplex integrierte Mikrosensorik in dreidimensionale funktionalisierte LTCC Module"

Kurzbeschreibung:

Das Ziel des Gesamtprojekts ist die Erforschung einer energieautarken Sensorplattform, welche integriert auf einer rotierenden Welle sensorische Aufgaben, hier die Messung von Drehmoment, Temperatur und Vibrationen, erfüllen kann und Messwerte an ein Empfängermodul zur weiteren Datenverarbeitung drahtlos übermittelt. Die Plattform zeichnet sich durch eine Integration von Mikrosensorik und mikroelektronischen Komponenten sowie eines Sende- und Empfangsmoduls aus, so dass eine miniaturisierte und autarke Lösung erreicht wird, wie dies durch die Applikation (Windenergie) gefordert ist. Sowohl die sensorische als auch die elektronische Seite müssen mit einem hohen Integrationsgrad umgesetzt werden, um den Anforderungen des Vorhabens gerecht zu werden. Hierfür werden speziell optimierte komplexe LTCC-basierte, der Wellenform angepasste Elektronikmodule umgesetzt.

Erstmals soll durch eine Krümmung von sonst ebenen Schaltungsträgern eine miniaturisierte Lösung erreicht werden, so dass die Integration in Orten mit minimalsten Platzverhältnissen möglich wird und durch die so erreichbare funktionelle Erweiterung neue Märkte durch die Konsortialpartner erschlossen werden können. Um dies zu erreichen, werden sensorische Komponenten sowohl direkt integriert auf der Welle als auch auf dem zu erforschenden gekrümmten LTCC-Schaltungsträger umgesetzt und mit der Auswerteschaltung verbunden.

Projektleitung (TU Ilmenau):
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jens Müller, FG Elektroniktechnologie

Projektbetreuung (TU Ilmenau):
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Martin Hoffmann, FG Mikromechanische Systeme

Wissenschaftliche Mitarbeiterin (FG MMS): M. Sc. Rebecca Petrich

Projektlaufzeit: 12/2015 – 11/2018

Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Förderkennzeichen: 0325891B

Projektträger: Forschungszentrum Jülich GmbH

Projektpartner:
Schaeffler Technologies AG & Co. KG (ST)
Schaeffler Engineering GmbH (SE)
Siegert Thinfilm Technology GmbH (STFT)
VTD Vakuumtechnik Dresden GmbH (VTD)
Micro Systems Engineering GmbH (MSE)
Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP)
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
Technische Universität Dresden, Institut für Festkörperelektronik (IFE)
Universität Bremen, Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ)

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PyTOM - Thermopilesensor auf der Basis von Oberflächen-Mikromechanik für die Anwendung in der Pyrometrie

Kurzbeschreibung:

In industriellen Verfahren ist die genaue Kenntnis der Umgebungs- und Objekttemperatur bzw. deren Kontrolle die Voraussetzung für hochqualitative Herstellungsprozesse. Dabei hat sich die berührungslose Temperaturmessung mittels Strahlungsthermometrie als Standard-Verfahren etabliert, da es deutliche Anwendungsvorteile gegenüber berührenden Temperatur-Messverfahren gibt.

Ziel des Projektes PyTOM ist es, einen maßgeschneiderten Infrarotsensor in Verbindung mit einer innovativen Mikrooptik für den Einsatz in hand-held und Mikropyrometer im industriellen Umfeld zu entwickeln. Durch den Einsatz der innovativer Oberflächen-Mikromechanik sollen dabei die Vorteile thermoelektrischer Sensoren (aktive Signalerzeugung, hohe Linearität, Driftfreiheit) bei deutlich reduzierter Pixelgröße erreicht werden. Dadurch wird die Realisierung eines Pyrometermoduls mit einer hohen Temperaturauflösung bei einem deutlich vergrößerten Distanz-Spot-Verhältnis möglich. Dies stellt einen signifikanten Entwicklungssprung bei Pyrometergeräten dar.

 

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1D-SENSE - 1D-basierte Sensoren für Gase und Magnetfelder

Kurzbeschreibung des Teilvorhabens der  TU Ilmenau
"3D-Silicium-Template für die 1D-Sensorik" 

Ziel ist es, im Rahmen von 1D-Elektronikystemen auf Wafer-Level neuartige 1D-basierte Sensoren mit verbesserter Leistungsfähigkeit zu integrieren. Dazu werden neuartige Verfahren zur Erzeugung und Integration von eindimensionalen Nanostrukturen in dreidimensionaler Anordnung für hochspezifische Gassensoren erforscht und erste Sensormuster erprobt. Der Einsatz einer Vielzahl von parallelen eindimensionalen Nanostrukturen ermöglicht eine Steigerung der Empfindlichkeit, ein verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis sowie einen Beitrag zur Energieeffizienz. Wegen der hohen Synergie aus der Kombination der hier untersuchten Nanostruktur-Konzepte wird bewusst eine Verknüpfung mit zwei besonders relevanten Anwendungsfeldern angestrebt, um möglichst weitreichende Kenntnisse über Technologie- und Anwendungsrandbedingungen zu gewinnen.

MUSIK - Multiphysikalische Synthese und Integration komplexer Hochfrequenz-Schaltungen

Kurzbeschreibung:

Die Forschergruppe MUSIK verfolgt das Ziel, die funktionalen Eigenschaften mikroelektromechanischer Systeme bei hohen Frequenzen verstärkend, steuernd, oszillierend, schaltend konsequent und konsistent in eine multiphysikalische Synthese und Integration komplexer Hochfrequenz-Schaltungen einzubeziehen. Durch die Zusammenführung und abstrahierte Beschreibung mikroelektronischer und mikromechanischer Eigenschaften auf Bauelemente-, Baugruppen-, Schaltungs- und Systemebene wird eine neuartige Schaltungstechnik erschlossen, die den bisher in der HF-MEMS-Forschung auf Technologie und Einzelelemente gerichteten Fokus auf eine anwendungsorientierte Systemebene hebt.

In der ersten Phase der Laufzeit vereinigt MUSIK die Vorteile der bisher getrennt erforschten Welten der Mikroelektronik und Mikromechanik, um in der zweiten Phase die Basis für eine neue HF-Mikroelektromechanik-Welt zu schaffen, die die Aspekte einer multiphysikalischen Schaltungssynthese, -entwurf und -implementierung umfasst.

Projektleiter (TU Ilmenau):
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Matthias Hein (Speaker)
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Martin Hoffmann (FG MMS)

Wissenschaftlicher Mitarbeiter (FG MMS): M. Sc. Sebastian Gropp

Projektlaufzeit: 10/2015 - 10/2018

Förderung: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

Fördernummer: Forschergruppe 1522

Projektpartner:
FG Elektroniktechnologie
FG Elektronische Schaltungen und Systeme
FG Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gGmbH
Lehrstuhl für Technische Elektronik (FAU Erlangen Nürnberg)

www.tu-ilmenau.de/musik

"Black Silicon" als funktionelle Schicht in der Mikrosystemtechnik

Siliciumgras

“Black Silicon” oder „Siliciumgras“ ist eine nadelförmige Oberflächenmodifikation, die durch Selbstmaskierung in reaktiven Ionenätzprozessen (RIE) bzw. Ionentiefenätzprozessen (DRIE) erzeugt wird. Ursprünglich als unerwünschter Nebeneffekt in Trockenätzprozessen betrachtet, kommt sie mittlerweile in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen zum Einsatz. Dabei spielen vor allem die optischen und mechanischen Eigenschaften sowie die starke Oberflächen-vergrößerung eine entscheidende Rolle.
Das Fachgebiet konzentriert sich in diesem Zusammenhang auf folgende Forschungsfelder:

  • Herstellung und Modifizierung von Siliciumgras
  • Form- und kraftschlüssige Fügekonzepte für MEMS und BioMEMS
  • Katalytische Mikroreaktionssysteme
  • Modifizierung für BioMEMS 

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Nanoimprint-Lithography

The UV-NIL with X-PDMS hybrid soft stamps is of great interests for the current research. X-PDMS layer, which owns a high Young’s Modulus and as well high UV transmission, carries the nano-scale structures to obtain a local hardness to ensure perfect pattern transferring. A commonly engaged PDMS layer is attached as a buffer layer reaching the softness of large area. Anti-sticking treatment of surface by vapor phase deposition, which commonly provided at industries at a high cost, has been well dealt with in this group. Related photolithography, Reactive Ion Etching (RIE), polymer technology and surface measurement are also included in the research platform at ZMN.

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