NRW-Förderprogramm „Netzwerke 2021“ Forschung und Anwendung im Bereich der Terahertz-Technologie

Das Netzwerk „NRW-FAIR“ vereint Teilchenphysiker der Universitäten Bochum, Bonn, Münster und Wuppertal sowie des Forschungszentrums Jülich.

Als NRW-basiertes Netzwerk wollen die Forschenden die Arbeit an der „Facility for Antiproton and Ion Research in Darmstadt“ (FAIR) – ein voraussichtlich 2026 an den Start gehendes Teilchenbeschleunigerzentrum zur physikalischen Grundlagenforschung und eine der größten Forschungseinrichtungen, die je in Europa erbaut wurden – maßgeblich mitgestalten.

„Mit FAIR wird es möglich sein, kurzzeitig extreme Zustände der Materie unter definierten Bedingungen im Labor herzustellen, so wie sie im frühen Universum vorgelegen haben sollen und noch heute zum Beispiel in Sternexplosionen oder im Inneren von Neutronensternen erwartet werden“, erklärt der Wuppertaler Experimentalphysiker Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert.

Erfolgreiche Zusammenarbeit

Mit sieben Arbeitsgruppen der theoretischen und experimentellen Teilchenphysik werden an der Bergischen Universität zentrale Beiträge im Netzwerk geleistet. Sie umfassen unter anderem die Frage, wie die elementaren Bausteine der Materie, die Quarks und Gluonen, sich zu stark wechselwirkenden Materieteilchen und exotischen Zuständen zusammenfügen, wie diese Materie auf äußere Drücke und Temperaturveränderungen reagiert und wie sich daraus ein Phasendiagramm mit möglichen Phasenübergängen stark welchselwirkender Materie herleiten lässt.

Die experimentellen Arbeiten werden ergänzt durch Technologieentwicklungen im Bereich neuartiger Halbleiterdetektoren sowie im Bereich der Computersimulationen unter anderem durch Verwendung von Methoden der künstlichen Intelligenz.

„Das NRW-FAIR Netzwerk baut auf einer langjährigen, sehr erfolgreichen Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen in Wuppertal und denen der benachbarten Standorte auf. Dank der Förderung des Landes können wir unsere Kräfte synergetisch und zielgerichtet weiter bündeln und dazu beitragen, das Land NRW als Standort internationaler Spitzenforschung im Bereich der Teilchen- und Hadronenphysik nachhaltig zu stärken", so die Wuppertaler Projektkoordinatoren Prof. Dr. Zoltan Fodor und Prof. Dr. Kampert. Die Teilchenphysiker der Bergischen Universität erhalten eine Teilfördersumme von rund 2.522.000 Euro.

terahertz.NRW: Neue Anwendungsfelder für die Terahertz-Forschung

Um Forschung und Anwendung im Bereich der Terahertz (THz)-Technologie geht es im Netzwerk „terahertz.NRW“, an dem neben Forscher aus Wuppertal auch Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik in Wachtberg, der Universitäten Duisburg-Essen und Bochum sowie des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg beteiligt sind.

Forschung im Bereich der Terahertz (THz)-Technologie lässt sich auf viele Anwendungsfelder übertragen. So kommt der Terahertz-Frequenzbereich, also jener Bereich, der jenseits des sichtbaren Lichts und der Infrarotstrahlung liegt, beispielsweise in der Kommunikation, der Medizintechnik oder im Umweltmonitoring zum Einsatz.

Die Kooperation im Netzwerk „terahertz.NRW“ hat das Ziel, die vorhandene Lücke zwischen grundlagenorientierter Forschung und einer innovationsgetriebenen wirtschaftlichen Entwicklung langfristig zu schließen.

Brücke soll geschlagen werden

Die Terahertz-Forschung ist an der Bergischen Universität am interdisziplinären Wuppertal Center for Smart Materials & Systems verortet. Das Zentrum schlägt eine Brücke von der grundlegenden Materialforschung zur Terahertz-Technologie und Sensorik und hat sich in den letzten zehn Jahren zu einer sichtbaren Stärke der Universität entwickelt.

„Durch die Arbeit im neu geförderten Netzwerk soll die Position der Universität in diesem wichtigen Profilkern gestärkt und weiter ausgebaut werden. Schwerpunkte sind hierbei siliziumbasierte Chiptechnologien, neue Materialien und chemische Oberflächenfunktionalisierung. Die enge Verzahnung mit den anderen NRW Universitäten und der Fraunhofer-Gesellschaft wird langfristig den wissenschaftlichen Austausch und Technologietransfer sicherstellen“, so Prof. Dr. Ullrich Pfeiffer vom Lehrstuhl für Hochfrequenzsysteme in der Kommunikationstechnik.

Die Bergische Uni wird durch die Förderung ihre Terahertz Geräteinfrastruktur in einem Gerätezentrum verstetigen und so dauerhafte Terahertz-Forschungs- und Industriekooperationen in NRW ausbauen.

Neben der bestehenden Kooperation im Sonderforschungsbereich MARIE steht die Initialisierung von weiteren Exzellenz- und Zukunftsclustern sowie Europäischer Projekte im THz-Bereich mit dem Netzwerk im Vordergrund. Das Team der Bergischen Universität erhält für sein Vorhaben eine Förderung in Höhe von rund 1.825.000 Euro.

Förderung hochschulübergreifender Netzwerkarbeit

Ziel des neuen NRW-Förderprogramms ist es, bereits bestehende themenbezogene und standortübergreifende Forschungsnetzwerke von Universitäten, Hochschulen für Angewandte Wissenschaften und außeruniversitären Forschungseinrichtungen nachhaltig zu stärken, diese auszubauen und ihre Sichtbarkeit und internationale Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen.