Durchbruch für die Terahertz-Technologie
Ein Projekt der industriellen Gemeinschaftsforschung macht wirtschaftliche Anwendung möglich
Während wir Infrarotstrahlen und Mikrowellen inzwischen ganz selbstverständlich nutzen, - sei es um Fernsehprogramme zu wechseln oder eine Mahlzeit aufzuwärmen - fristen Terahertz-Wellen noch ein Schattendasein. Doch das kann sich bald ändern, denn drei jungen Wissenschaftlern ist es gelungen, die bisher schwierig zu nutzenden Wellen in einem kompakten und für den industriellen Bedarf geeigneten System zu bändigen.
In einem interdisziplinären ZUTECH-Projekt, einer Variante der industriellen Gemeinschaftsforschung, forschten zwei Jahre lang der Physiker Thomas Hochrein und der Maschinenbau-Ingenieur Dr. Karsten Kretschmer vom Süddeutschen Kunststoff-Zentrum in Würzburg sowie der Wirtschaftsingenieur Norman Krumbholz vom Institut für Hochfrequenztechnik der Technischen Universität Braunschweig an einem Terahertz-System zur Qualitätssicherung. Mit der Verleihung des diesjährigen mit 5.000 Euro dotierten Otto von Guericke-Preises an diese Wissenschaftler will die AiF auf ihre Forschungsergebnisse aufmerksam machen, weil sie ein ausgezeichnetes Beispiel für den direkten Wissenstransfer in die Wirtschaft sind.
Wie bei allen Projekten der industriellen Gemeinschaftsforschung, die über die AiF aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie gefördert werden, stand auch hier die praktische Anwendung im Vordergrund. In diesem Fall sollte die industriell noch kaum genutzte Terahertz-Technologie bei der Verarbeitung neuer Kunststoffe getestet werden. Das Ergebnis erfüllte vollständig die Erwartungen der Forscher: deutlich kürzere Entwicklungszeiten mit weniger Ausschuss und mehr Qualität. Die in diesem Forschungsprojekt gewonnenen Erkenntnisse führten zur Entwicklung neuer Komponenten für Terahertz-Systeme, die erstmals für den industriellen Einsatz geeignet sind. Mit geregelten Umlenkspiegeln konnten die Wissenschaftler die Laserstrahlen in Glasfasern bändigen und das System damit gegen Stöße, Vibrationen und Temperaturschwankungen unempfindlich machen. Es gelang, die bisher sperrigen und empfindlichen Laboranlagen auf ein robustes, transportables und vor allem bezahlbares Werkzeug zu reduzieren. Dieses kann um rund 80 Prozent preiswerter hergestellt werden als die bisher verfügbaren Gerätschaften.
Der Erfolg dieses Forschungsprojektes liegt vor allem darin, dass die Ergebnisse gleich in mehreren Branchen innovative Anwendungen ermöglichen. Zum Beispiel in der Lebensmittelbranche, in der Pharmaindustrie oder bei der Herstellung von Baustoffen können auf dieser Basis ganz neue Verfahren zur automatisierten Qualitätskontrolle entwickelt werden. Wie bedeutsam die Erkenntnisse für die Zukunft der Kommunikationsbranche sind, lässt sich noch nicht genau absehen, wenn man bedenkt, dass mit Terahertz-Frequenzen weit mehr Daten übertragen werden können als mit den bisherigen Technologien. Vorstellbar ist dagegen, dass wir demnächst entspannter und zügiger durch die Flughafenabfertigung gelangen, wenn auch Sprengstoffe und Drogen berührungslos identifiziert und sogar in der Verpackung von Medikamenten und harmlosen Substanzen unterschieden werden können.
Thomas Hochrein (30) ist nach dreijähriger Tätigkeit in der Industrie seit 2007 am Süddeutschen Kunststoff-Zentrum (SKZ) tätig. 2008 forschte er auf dem Gebiet der Terahertz-Spektroskopie bei Polymeren an der Rice University in Houston (Texas, USA). Aktuell promoviert er bei Prof. Martin Koch am Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig in der Arbeitsgruppe Terahertz-Systemtechnik. Norman Krumbholz (30) studierte Elektronik an der TU Braunschweig und an der Rice University in Houston (Texas, USA). 2009 erhielt er den IPB-Patent-Award für die Erfindung von Terahertz-Spiegeln aus Kunststoffschichtverbunden. Dr. Karsten Kretschmer (36) ist seit 2003 am SKZ tätig. Er leitet das Geschäftsfeld "Modifizierung von Polymeren" und ist stellvertretender Geschäftsführer im Bereich Forschung und Entwicklung.
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