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62 Forschung auf höchstem Niveau | Forschergruppe 3D-Nanostrukturierung FORSCHERGRUPPEN 3D-Nanostrukturierung Nur wenn wir vollkommen neuartige Nanobauteile entwickeln, kann das gesamte technologische Potenzial elektronischer, mechanischer, magnetischer und biologischer Systeme ausgeschöpft werden. Solche innovativen Systeme sind kleiner als 100 Nanometer, ein 10 000stel Millimeter, und bestehen aus unterschiedlichen, zum Teil eigens entwickelten neuen Materialien. Nanosysteme werden es uns in Zukunft erlauben, Energie effizient und kostengünstig umzuwandeln, Umweltverschmutzung zu verringern, Lebensmittel zu produzieren und die Gesundheit der Menschen zu verbessern. Integration, um Anwendungen des täglichen Lebens zu verbessern, ist gigantisch – vor allem auf den Gebieten der Energiewandlung und -speicherung. Die Wissenschaftler der TU Ilmenau streben vielfältigste Anwendungen an: Natrium-Ionen Akkumulatoren mit hoher Energie- und Leistungsdichte als Alternative zu Lithium-Ionen Akkus; solare Wasserspaltung zur Erzeugung von Wasserstoff für saubere, erneuerbare und kostengünstige Energie; Superkondensatoren mit hoher Energiedichte und langer Lebensdauer für Hochleistungsakkus in mobilen Anwendungen. In den Jahren 2014 und 2015 erreichte die Forschergruppe um Prof. Lei bei templat-basierten Techniken und großflächigen 3D-Nanostrukturen mit hoher Regelmäßigkeit und geordneten Orientierungen große Fortschritte. Solche Strukturen werden in Anwendungen für die solare Wasserspaltung und in 3D-Bauteile für Akkus und Superkondensatoren integriert. Das Design der Nanostrukturen erreichen die Forscher mit Hilfe verschiedener Maskierungstechniken durch 3D-Prozesse und -Oberflächenstrukturen. In nur zwei Jahren haben sie 45 Publikationen in renommierten wissenschaftlichen internationalen Journals veröffentlicht, in denen sie die umfassenden Fortschritte bei hocheffizienten Geräten und Technologien zur Energiewandlung und -speicherung präsentierten und das große Forschungspotenzial für weitere Anwendungen aufzeigten. Zur Entwicklung solcher Energiewandlungs- und -speichertechnologien verwendet die Forschergruppe hochentwickelte Materialien und Strukturen. Mit seinen Forschungsarbeiten stärkt die Nachwuchsforschergruppe 3D-Nanostrukturierung die Position des Instituts für Mikro- und Nanotechnologien IMN MacroNano® als eine der führenden Forschungseinrichtungen im Bereich der Mikro-Nano- Integration in Deutschland. In der Nachwuchsforschergruppe 3D-Nanostrukturierung entwickeln 24 Wissenschaftler unter der Leitung von Prof. Yong Lei effiziente und kostengünstige Technologien und Verfahren zur Planung und Herstellung dreidimensionaler Nanobauelemente der nächsten Generation. Ihre Forschungsleistung: die Integration von Nanostrukturen in makroskopische Bauelemente, etwa Sensoren und Energiespeicher. In den Jahren 2014 und 2015 verstärkten acht neue, hochqualifizierte Wissenschaftler die Forschergruppe 3DNanostrukturierung. Mikrosysteme sind im Alltag weit verbreitet, zum Beispiel in Autos und Computern. Indem man verschiedenste spezielle Eigenschaften von Nanostrukturen nutzt, werden die Mikrosysteme mit völlig neuen Funktionalitäten ausgestattet. Das Potenzial der Mikro-Nano- „Wir entwickeln Hochleistungsakkus für mobile Anwendungen.“


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