Das InnoProfile-Vorhaben

Am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden wird seit Jahren auf dem Gebiet der Akustoelektronik, speziell der akustischen Oberflächenwellen(SAW)-Bauelemente gearbeitet. Man kann sich SAW als elektrisch angeregte Erdbebenwellen auf Einkristallchips vorstellen, die der Aufbereitung von Hochfrequenzsignalen dienen, wie sie z.B. bei der Kfz-Fernbedienung vorkommt. Die Anwendungen der SAW-Bauelemente reichen von Filtern in Fernsehgeräten über Mobil- und Schnurlostelefone bis hin zu Datenübertragung, Sensorik und Identifizierungstechnik.  

Die Spezialisten des IFW arbeiten seit Gründung des Instituts 1992 mit Industriepartnern wie Bosch/Stuttgart, Carl Zeiss/Oberkochen, EADS/Ulm/München, EPCOS/München, Vectron International Hudson/USA und TELEFILTER/Teltow auf dem Gebiet der Akustoelektronik zusammen. Ausgestattet mit dieser Expertise ist die Arbeitsgruppe im Begriff, auch regionale Kooperationen mit KMU auf- und auszubauen.

Die Nachwuchsforschungsgruppe im IFW soll durch Verknüpfung der Akustoelektronik mit der Mikrofluidik eine neue technologische Plattform für miniaturisierte Bauelemente der Sensorik und Aktorik schaffen. Dies verspricht innovative Lösungen insbesondere für das regional bedeutsame Gebiet der Biomedizin. Die KMU-Konstellation für die Kombination von SAW-Technik und Mikrofluidik in der Region Dresden ist vorteilhaft. Es existiert je ein weltweit operierendes Spitzenunternehmen für beide Richtungen: SAW Components Dresden GmbH (SCD) als Komplett-Produzent von SAW-Filterbauelementen sowie der Anbieter von Mikrofluidiksystemen GeSiM - Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH.

Die Ziele

Das Projekt zielt auf die Verbindung zweier Mikrotechnologien ab – der Akustoelektronik und der Mikrofluidik. Die für beide Gebiete vorhandenen Hightech-Merkmale bieten die Gewähr für hohe Effizienz der neuartigen Bauteile und Geräte, die auf Basis der Projektergebnisse entwickelt werden sollen. Funktionsprinzipien und konstruktive Lösungen aus beiden Gebieten sollen miteinander kombiniert und schöpferisch weiterentwickelt werden. Anhand einer Reihe von praktischen Anwendungsmöglichkeiten soll die Wechselwirkung von hochfrequent schwingenden Festkörperoberflächen mit fluidischen, vorzugsweise biologischen Systemen (Blut, DNA, Proteine, Zellen, Biomembranen, Nanoröhren) in Prinzipversuchen erprobt werden. Am Ende des Projekts sollen Konzepte für innovative Bauelemente und Geräte sowie Konzepte zu ihrer Herstellungstechnik und zu ihrem Einsatz stehen. Mit den KMU der Region Dresden wurden Absprachen zu den Forschungsinhalten, die ihre perspektivischen Firmeninteressen im Projekt berücksichtigen, und zu den Formen der personellen Zusammenarbeit mit den Mitgliedern der Nachwuchsforschungsgruppe getroffen.

Die thematischen Schwerpunkte

Das Projekt ist nach den folgenden Schwerpunkten gegliedert

1) Fluidaktorik
2) Fluidsensorik
3) Elektrische/dielektrische Effekte
4) Neue Materialien
5) Innovative Blutcharakterisierung
6) Biomolekülinteraktionen

Die breite Fächerung in diese Aufgabengebiete ergibt sich aus dem Gesamtkonzept, eine neue technologische Plattform zu bilden. Vom Ansatz her vereinigt sie sensorische und aktorische Komponenten, für die neuartige Lösungen gefunden werden sollen, um den Erfordernissen einer Integration in mikrofluidische Systeme zu genügen (Schwerpunkte 1 und 2). Die Möglichkeiten der Nutzung beider, sowohl mechanischer (akustischer) als auch elektrischer/dielektrischer Effekte, die in der Natur des benutzten physikalischen Prinzips (akustische Wellen in piezoelektrischen Materialien) liegen, sollen ausgelotet werden (Schwerpunkt 3).

Die spezifischen Anforderungen, die sich aus dem Einsatz der akustoelektronischen Chips für Sensor- und Aktorzwecke in mikrofluidischen Systemen ergeben, können neue Basismaterialien (Einkristalle, Schichten) erfordern. Diese Fragestellungen sollen im Schwerpunkt 4 bearbeitet werden. Die Schwerpunkte 5 und 6 beinhalten eine Reihe exemplarischer Beispiele für die gezielte Erprobung der neuen technologischen Plattform in der biologischen und medizinischen Forschung und Praxis (Blut, DNA, Proteine, Zellen, Biomembranen, Nanotubes).

Die Ergebnisse sind auf Grund der eingesetzten Mikrotechnologien und der methodischen Neuheit eine geeignete Basis für die Entwicklung innovativer Verfahren und Geräte. Die Aufgabenverteilung wird so angelegt sein, dass sich innerhalb der Nachwuchsforschungsgruppe überlappende Kompetenzen ergeben.

Die Partner

• SAW Components Dresden GmbH
• GeSiM - Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH, Großerkmannsdorf
• Namos GmbH, Dresden
• CREAVAC-Creative Vakuumbeschichtung GmbH, Dresden
• MLE - Medizin- und Labortechnik Engineering GmbH, Dresden
• Medizinisches Versorgungszentrum Uniklinikum GmbH, Dresden
• Moldiag - Molekulargenetisches Labor der Praxis für Nephrologie und Stoffwechsel Dr. Mato Nagel, Weißwasser

Kontakt

Prof. Dr. Bernd Büchner
Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden
Helmholtzstraße 20
01069 Dresden
Tel.: 0351 4659-808
E-Mail: b.buechner[at]ifw-dresden.de

Dr.-Ing. Hagen Schmidt (Nachwuchsforschungsgruppenleiter)
Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden
Abt. Magnetische und Akustische Resonanz
Helmholtzstraße 20
01069 Dresden
Tel.: 0351 4659-278
Fax: 0351 4659-313
E-Mail: h.schmidt[at]ifw-dresden.de


Die InnoProfile-Initiative entwickelt ihr regionales Innovationsprofil mit dem InnoProfile-Transfer-Verbundprojekt MiMi und der InnoProfile-Transfer-Nachwuchsgruppe HoBelAB weiter.