Ingenieurwissenschaften

Zu den erfolgreichsten Aktivitäten der medizintechnischen Forschung im Fachgebiet „Allgemeine und theoretische Elektrotechnik“ gehört die Entwicklung von Hochfrequenz-Antennen und Spulen für die Magnetresonanztomographie (MRT). In Zusammenarbeit mit der Universität Heidelberg haben die Forscher eine asymmetrische Spule zur Anregung von Natriumkernen entwickelt, mit deren Hilfe in einem 3-Tesla-MRT-Gerät neuester Generation erstmals eine kontrastreiche Ganzkörperabbildung von Knorpel und Weichteilen gelang. Diese Entwicklung ermöglicht es zum Beispiel, den Therapieerfolg bei Krebs-Metastasen besser zu überwachen. Ebenfalls relevant für die Krebstherapie ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt zur Entwicklung einer Mikrochip-basierten Zellen-Sortieranlage, welches das Fachgebiet gemeinsam mit dem Institut für Zellbiologie des Universitätsklinikums Essen, dem Duisburger Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme und der Firma Bartels Mikrotechnik GmbH aus Dortmund durchführt. Im Jahr 2012 konnten die Wissenschaftler dem internationalen Fachpublikum eine erste optimierte Chip-Architektur vorstellen.
Auch das Fachgebiet „Hochfrequenztechnik“ war zusammen mit mehreren Kooperations­partnern (siehe „Kooperationen und Internationales“) bei der Entwicklung neuer Techniken zur Verbesserung der Bildgebung in der MRT erfolgreich. In einem gemeinsamen BMBF-geförderten Vorhaben wurde die Steuerung für die Sendespulen des oben angesprochenen MRT  entwickelt. Auch diese Komponenten trugen zur Verbesserung der MR-Abbildungsverfahren maßgeblich bei.
Ein weiteres Highlight des Jahres 2012 war der Start des EU-Projekts „Better Upscaling and Optimization of Nanoparticle and Nanostructure Production by Means of Electrical Discharges“ (BUONAPART-E) mit einem Gesamtvolumen von 1,7 Millionen Euro. Das von Professor Einar Kruis aus dem Fachgebiet „Nanostrukturtechnik“ koordinierte Vorhaben strebt an, industrierelevante Mengen hochwertiger Nanoteilchen möglichst energieeffizient und umweltschonend herzustellen.
Um die gezielte Anwendung von Nanopartikeln geht es dagegen im Fachgebiet „Werkstoffe der Elektrotechnik“: Nanopartikel und Quantenpunkte mit Durchmessern bis zehn Nanometer ermöglichen neuartige Lichtquellen. Die Arbeitsgruppe konnte demonstrieren, dass sich einzelne Quantenpunkte hervorragend als Lichtemitter eignen, die einzelne Photonen quasi auf Bestellung liefern. Bisher war dies nur bei tiefen Temperaturen möglich. In Zusammenarbeit mit der Universität Bremen gelang es ihnen nun erstmals, in solchen Systemen Einzelphotonen-Emission bei Raumtemperatur nachzuweisen. Eine völlig andere ­Eigenschaft von Nanopartikeln nutzen die am gleichen Lehrstuhl entwickelten Weißlichtemitter: Durch eine Schichtstruktur aus Silizium- und Zinkoxid-Nanopartikeln gelang es in Zusammenarbeit mit der Evonik Industries AG, großflächige Leuchtdioden herzustellen, die fast perfektes weißes Licht erzeugen. Attraktiv für Anwen­dungen ist dabei die kostengünstige und robuste Herstellung der Nanomaterialien. Eine in Kooperation mit der Firma OSRAM AG ins Leben gerufene Nachwuchsgruppe, die in das NanoEnergieTechnikZentrum einzieht, wird die ­Forschung auf diesem Gebiet in Zukunft weiter ausbauen.
Im Schwerpunkt „Information“ konnte ein größeres BMBF- und ein EU-Projekt zum Themenbereich des „Kognitiven Radios“ erfolgreich ­akquiriert werden. Mit einem gesamten Fördervolumen von 1,8 Millionen Euro für die UDE werden bis zum Jahr 2015 neue Verfahren zur dynamischen Frequenznutzung entwickelt, die für zukünftige zellulare Mobilfunksysteme von Bedeutung sein werden.