Menü
Schaumburger Nachrichten | Ihre Zeitung aus Schaumburg
Anmelden
Stadt Hannover Forscher entwickeln flexible Brillen und Laser gegen Unkraut
Aus der Region Stadt Hannover Forscher entwickeln flexible Brillen und Laser gegen Unkraut
Partner im Redaktionsnetzwerk Deutschland
10:56 12.07.2019
Physiker Uwe Morgner (links) und Mitarbeiter Christian Dietrich überprüfen einen Versuchsaufbau im Institut für Quantenoptik der Leibniz-Universität Hannover. Quelle: Moritz Frankenberg
Hannover

Eines Tages passt sich unsere Brille vielleicht dem an, was wir sehen wollen. Ein Kurzsichtiger, der im Alter auch im Nahbereich nicht mehr deutlich sieht, braucht dann keine Gleitsichtbrille mehr. Wenn ein Sensor merkt, wohin das Auge blickt, fokussiert die Brille das Ziel. „Unsere Augenlinse funktioniert ja auch so flexibel“, sagt Physikprofessor Uwe Morgner von der Leibniz-Universität. In der Forschungsgruppe Phoenix-D arbeiten Wissenschaftler bereits an neuen optischen Materialien, die solche Fernziele der Realität näher rücken. Diese Linsen der Zukunft werden ihre Brechkraft und Transparenz der jeweiligen Situation anpassen können. „Und eine solche Brille könnte, speziell auf den Patienten angepasst, sofort aus einem Drucker kommen“, beschreibt der Laserexperte.

Unkraut mit Licht stoppen

Einen weiteren Traum verfolgt Professor Ludger Overmeyer. „Wir brauchen keine Pestizide mehr auf dem Acker, wenn wir das Wachstum der Pflanzen mit Licht steuern. Das will jeder, davon bin ich überzeugt.“ Unkraut, das mit den Nutzpflanzen konkurriert, bekommt gezielt eine Lichtdosis, die sein Wachstum hemmt. Die benachbarten Weizenhalme oder Kartoffeln profitieren, weil sie sich im Rennen um Wasser und Nährstoffe durchsetzen. „Dass es funktioniert, ist bereits erwiesen“, berichtet der Leiter des Uni-Instituts für Transport- und Automatisierungstechnik. Doch bisher sind solche Laserroboter für die Landwirtschaft noch nicht zuverlässig, und vor allem zu teuer.

Overmeyer und Morgner haben einige solcher Ideen auf Lager. Dazu gehören auch optische Sensoren, die durch die Veränderung des einstrahlenden Lichts Stoffe – wie Krankheitsmarker – im Blut nachweisen oder in der Industrie chemische Substanzen analysieren. Ein Aufsatz am Handy reicht aus. „Damit lassen sich einfache Blutbilder eines Patienten erstellen, auch wenn kein Labor in der Nähe ist“, sagt der Experimentalphysiker Morgner.

„Wir können 20 Jahre vorausdenken“

Physiker Uwe Morgner von der Leibniz-Universität Hannover ist einer der Sprecher der Forschungsgruppe Phoenix-D. Der 51-Jährige ist Professor für Experimentalphysik am Institut für Quantenoptik.

Herr Professor Morgner, was bedeutet der Erfolg im Exzellenzwettbewerb für Ihre Gruppe Phoenix-D?

Wir können damit 20 Jahre vorausdenken und Themen visionär angehen, denn die Förderung läuft sieben Jahre mit der Hoffnung auf Verlängerung in der nächsten Runde. Rund 100 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kommen dank der Förderung neu in die Gruppe.

Was sehen Sie als wichtigstes Ziel?

In dieser besonderen Kombination unterschiedlicher Expertisen und mit den neuen Möglichkeiten durch Personen, Apparate und Räume erwarten wir herausragende Forschungsergebnisse, die Erfindung und Realisierung ganz neuer optischer Komponenten. Und für eine Universität genauso wichtig: Dabei bilden wir junge Leute aus, die mit ihren Kenntnissen später Innovation und Arbeitsplätze schaffen.

Aus dem Wettbewerb sind mehr der sogenannten Exzellenzcluster hervorgegangen als vorher geplant. Wie wirkt sich das finanziell aus?

Alle Projekte wurden mit dem Rasenmäher um 26 Prozent gekürzt. Wir hatten 70 Millionen Euro beantragt und bekommen nun deutlich weniger. Es ist aber nur ein bisschen schade, denn 53 Millionen sind eine Riesensumme, mit der wir viel erreichen werden.

Wo müssen Sie Abstriche machen?

Wir werden einige neue Professuren später besetzen als zunächst vorgesehen. Das ist ein inhaltlicher Verlust, weil sie an Schlüsselpositionen eingeplant sind. Für Großgeräte, für die das Geld jetzt nicht mehr reicht, stellen wir Anträge auf Bundeszuschüsse. Außerdem wollen wir nun einige Geräte als Erstausstattung für das geplante neue Gebäude beantragen.

Für Spitzenforschung ist heutzutage oft die Zusammenarbeit ganz unterschiedlicher Spezialisten notwendig. Wie ist das bei Ihnen?

Darauf sind wir stolz. Physiker, Chemiker, Mathematiker, Informatiker, Maschinenbau- und Elektrotechnik-Ingenieure, alle werden gebraucht, um eine neue digitale Optik zu entwickeln. Die große Kunst besteht darin, diese Experten in den Austausch zu bringen. Denn jeder spricht die Sprache seines Spezialgebiets, das die anderen nicht in der Tiefe kennen.

Wie weit sind Sie mit dem Personalaufbau?

Wir sind gerade dabei, uns zügig um Nachwuchswissenschaftler, also Doktoranden und Postdocs zu ergänzen, so dass wir bis zum Jahresende auf mindestens 100 Forscher anwachsen, später folgen weitere.

Interview: Bärbel Hilbig

Doch damit all diese Techniken eines Tages unseren Alltag umkrempeln, sind preiswerte optische Präzisionsgeräte notwendig. Die Forscher in der Gruppe Phoenix-D haben sich ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: Sie wollen diese hochpräzisen Optiken, Kameras oder Sensoren schnell und kostengünstig in additiver Fertigung, also Schicht für Schicht im 3-D-Druck, herstellen.

Im Exzellenzcluster arbeiten dafür Wissenschaftler ganz unterschiedlicher Disziplinen zusammen. Mathematiker, Physiker und Informatiker wollen weit vor dem Start einer Produktion per Computermodell simulieren, wie ein neues optisches System funktioniert, ob es Ex­trembedingungen in Hitze und Kälte standhält. „Im Maschinenbau ist so eine Vorhersage am Computer gang und gäbe. In der Optik ist das allerdings sehr kompliziert, weil wir uns in viel kleineren Skalen bewegen“, sagt Morgner. Bisher geht es um Berechnungen im Bereich von Mikrometern (ein Haar ist rund 50 Mikrometer dick, 1000 Mikrometer entsprechen einem Millimeter). Für Lichtwellen sind aber Berechnungen in Nanometern gefragt, von denen 1000 einen Mikrometer ausmachen.

Suche nach neuem Material für optische Geräte

Und damit in der Massenproduktion später nichts schief geht, sollen während der Herstellung per Messtechnik kleinste Abweichungen ermittelt und über Modelle korrigiert werden. „Das wird dann vielleicht nicht so perfekt wie bisher, wird aber hinreichende Qualität haben“, sagt Overmeyer. Für die besonderen Anforderungen an die preiswerte Präzisionsoptik suchen Chemiker und Werkstoffkundler nach neuen Materialien. Das könnten hybride Gemische aus Kunststoff und Glas sein. Im Produktionstechnischen Zentrum (PZH) der Leibniz-Uni sind alle Professoren mit ihren Fachrichtungen von Materialwissenschaft bis Fertigungsplanung eingebunden.

Professor Ludger Overmeyer (rechts) und Mitarbeiter Keno Pflieger zeigen im Produktionstechnischen Zentrum der Leibniz-Universität einen Drucker für optisches Material. Quelle: Moritz Frankenberg

Overmeyer stellt sich das optische Material als ein Schichtsystem aus unterschiedlichen Stoffen vor, deren Eigenschaften sich ergänzen. „Wir wollen mit Gläsern, Polymeren und Halbleitern arbeiten, um neuartige optische Strukturen zu schaffen.“ Aktuell testen seine Mitarbeiter gerade, ob sich Lichtleiterstrukturen mit einer herkömmlichen Druckmaschine auf Folie prägen lassen.

„Vor vier Jahren haben noch alle gesagt, das sei Unsinn“, erinnert sich Overmeyer. Inzwischen fragen manche der zuvor skeptischen Firmenleute bei den Forschern an.

Ein Haus für die Optik-Forschung

Seit Anfang des Jahres darf sich die Forschungsgruppe Phoenix-D Exzellenzcluster nennen. Mit dem prestigeträchtigen Titel ist eine millionenschwere siebenjährige Forschungsförderung verknüpft. Mit einer digitalisierten preiswerten Optik wollen die Forscher zahlreiche neue Anwendungen für den Massenmarkt vorbereiten. Damit konnte die Gruppe zum ersten Mal im Exzellenzwettbewerb von Bund und Ländern punkten, der Spitzenforschung in Deutschland voranbringen will.

Der Name Phoenix-D steht für Photonics, Optics and Engineering – Innovation Across Disciplines. Partner im Projekt sind die Leibniz-Universität Hannover, die Technische Universität Braunschweig, das Laserzentrum Hannover, das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik sowie die Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig. Sprecher sind die Professoren Uwe Morgner, Ludger Overmeyer (beide Leibniz-Uni) und Wolfgang Kowalsky (Technische Universität Braunschweig). Zur Gruppe gehörten bereits vor dem Start rund 40 Professorinnen und Professoren an den beiden Unis sowie dem Laserzentrum. Der neu eingerichtete Verwaltungsstab zählt acht Mitarbeiter, rund 50 Postdocs und Doktoranden werden im Laufe des Jahres eingestellt. Außerdem beginnen während der Projektlaufzeit sechs neue Professoren mit jeweils vier Mitarbeitern.

Der Forschungsschwerpunkt wirkt sich auf das Studienangebot aus. Die Leibniz-Universität plant einen Bachelorstudiengang für Optik, der Maschinenbau und Physik verbindet. „In der Industrie gibt es großen Bedarf an optisch ausgebildeten Ingenieuren“, berichtet Professor Ludger Overmeyer. Einen internationalen Master für optische Technologien bietet die Uni bereits. 2020 beziehen die Forscher ein frei werdendes Haus neben dem Uni-Hauptgebäude unter dem Namen „House of Optics“. Die Leibniz-Uni plant darüber hinaus einen Neubau für die Optikforschung, der frühestens 2025 bezugsfertig ist. Über den Standort am Hauptcampus in der Nordstadt, wo die Physik angesiedelt ist, oder neben dem Laserzentrum in Marienwerder in Nähe des Garbsener Maschinenbau-Campus wird noch diskutiert.

Exzellenz in Hannover

Im Wettbewerb von Bund und Ländern für Spitzenforschung – genannt Exzellenzstrategie – haben Hannovers Hochschulen abgeräumt.

Nach Mitteln gegen Hörverlust und Taubheit suchen Hörforscher der Medizinischen Hochschule Hannover gemeinsam mit Wissenschaftlern von Uni Oldenburg und Leibniz-Universität Hannover im ExzellenzclusterHearing4All.

Hochpräzise Messmethoden entwickeln Wissenschaftler der Leibniz-Universität im Exzellenzcluster Quantum Frontiers – damit Flugzeuge sicherer fliegen und die Suche nach Wasser leichter wird.

Nach Mitteln gegen tückische Infektionskrankheiten suchen Wissenschaftler der Medizinischen Hochschule Hannover im Exzellenzcluster Resist. Es geht dabei auch um die Frage, warum Viren und Bakterien manche Menschen schwer krank machen und andere nicht.

Von Bärbel Hilbig

Wegen einer hohen Steuernachforderung sah er rot: Ein 66-Jähriger hat am Dienstag unter Tränen gestanden, mehrere Brandsätze in einem Finanzamt in Hannover deponiert zu haben. Nun muss er sich vor Gericht wegen versuchter Brandstiftung verantworten. Nur durch Zufall hatten die Zündvorrichtungen versagt.

09.07.2019

Die Stadtbahnstation am Aegidientorplatz in Hannover erhält einen zweiten Aufzug sowie zwei zusätzliche Treppenhäuser. Gründe sind der Brandschutz und kürzere Laufwege für Fahrgäste und Passanten.

09.07.2019

Seit 1972 rückt der Rettungshubschrauber „Christoph 4“ in Hannover bei Notfällen aus. Jetzt hat die Mannschaft den 70.000. Einsatz absolviert.

09.07.2019