Neuer interdisziplinärer Sonderforschungsbereich zu alternativen Sensorsystemen bewilligt

22.11.2012: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet den Sonderforschungsbereich/Transregio 123 Planare Optronische Systeme (PlanOS) ein und fördert ihn in den kommenden vier Jahren mit knapp zehn Millionen Euro. Sprecherhochschule ist die Leibniz Universität Hannover; die Aufgaben und die Förderung verteilen sich etwa hälftig auf die in Hannover ansässigen Einrichtungen und auf das Institut für Mikrosystemtechnik der Albert-Ludwigs-Universität in Freiburg sowie über die Niedersächsische Technische Hochschule assoziierte Institute der TU Braunschweig und Clausthal, die Partner in diesem Transregio sind. Transregios sind Sonderforschungsbereiche, deren Einrichtungen auf mehrere Standorte verteilt sind. Sprecher ist Professor Ludger Overmeyer, Leiter des Instituts für Transport- und Automatisierungstechnik am Produktionstechnischen Zentrum der Leibniz Universität und Mitglied des Vorstandes des Laser Zentrum Hannover, das ebenfalls eine wesentliche Rolle einnimmt. Der Antragserfolg des interdisziplinären und standortübergreifenden Vorhabens sei, so Professor Overmeyer, „ein Beleg für die erstklassige Forschungsleistung, aber auch für die Kooperationsfähigkeit der beteiligten natur- und ingenieurwissenschaftlichen Institute der Universität.“

Der DFG-Bescheid macht den Weg frei für ein ambitioniertes Vorhaben: Die Wissenschaftler wollen Polymerfolien entwickeln, die über die komplette Fläche mit Sensoren etwa für Dehnungs- und Temperaturänderungen sowie zur Gas- und Flüssigkeitsanalytik ausgestattet sind. Alle Sensoren arbeiten optisch. Das heißt, egal ob etwa Dehnung oder Molekülkonzentrationen gemessen werden, alle Größen werden in Eigenschaften des Lichts – z. B. Veränderungen der Intensität oder der Frequenz – dargestellt. Das Licht selbst, das an den Rändern der Folie beispielsweise über organische LEDs eingekoppelt werden soll, erreicht über ein Netz von Lichtwellenleitern die Sensoren, wird dort verändert und übermittelt die Signale so bis an die Auslesestelle. Durch die zweidimensionale Erfassung können die Messwerte ihrem genauen Entstehungsort zugeordnet werden.

Das Ziel des auf zwölf Jahre angelegten Transregio sei es, so Professor Overmeyer, „großflächige Sensornetzwerke zu schaffen, die vollständig polymerbasiert sind und komplett auf elektronische Bauteile verzichten können. Das eröffnet völlig neue Möglichkeiten. Durch den Verzicht auf Elektronik sind Anwendungen auch dort denkbar, wo die Umgebungseinflüsse bisher keine sensorische Überwachung zugelassen haben, beispielsweise in sensiblen Bereichen in der Medizin oder der Luftfahrt.“

Bernhard Roth, Leiter des Hannoverschen Zentrums für Optische Technologien HOT, an dem der Transregio und das zugehörige neue Graduiertenkolleg „Design und Simulation optischer Systeme“ organisatorisch angedockt werden, hat den Antrag koordiniert und fasst die wesentlichen Arbeitsgebiete zusammen: Die Wissenschaftler arbeiten an speziellen Polymeren, die eine Integration von Lichtquellen auf der Basis von organischen Materialien erlauben. Weiterhin stehen neuartige Produktionsverfahren zur Herstellung solcher planar-optischen Strukturen, wie das Drucken oder das Laserdirektschreiben im Fokus. Natürlich werden auch die Grundlagen für potenzielle zukünftige Anwendungen entwickelt. So ist z. B. die ortsaufgelöste Messung von Temperatur auf der Basis von Lichtsignalen durch wellenleiterintegrierte Lichtstreuzentren denkbar. Solche Wellenleiter werden in die Folie integriert und als Manschette auf die Haut eines Patienten aufgebracht. So lässt sich beispielsweise die Temperaturverteilung der Haut erfassen.