Folgende Kompetenzen hinsichtlich Nanoscience and -technology sind
derzeit an der TNF der Johannes Kepler Universität vorhanden:
Nanomaterialien |
Nanostrukturierung |
Nano-Analytik und -Simulation |
Nano-Anwendungen |
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Halbleiter-Hetero- und Nanostrukturen |
Dünnschichtabscheidung und Epitaxie |
Rastersondenmikroskopie (AFM, STM, SNOM) |
Halbleiterbauelemente |
Biomoleküle |
Elektronenstrahl-Lithographie |
Elektronenmikroskopie und -spektroskopie (SEM, TEM, Niederenergie, Mikrosonde, Auger) |
organische Elektronik |
nanostrukturierte Oberflächen |
Laser-Lithographie und - Strukturierung |
optische Nahfeldmikroskopie |
Hochtemperatursupraleiter |
dünne Schichten |
Rastersonden Manipulation |
Beugungs- und Streutechniken (Röntgen, Elektronen, Atome) |
Nanofiltration |
Funktionskeramiken |
Selbstorganisation und Selbstordnung |
optische Spektroskopie und Photophysik |
magnetische Schichtsysteme und Speicher |
polymere Nanostrukturen |
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Kern- und Elektronenspinresonanz |
Biochip |
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Transport/Magnetotransport |
Sensorik |
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Single-Dye-Tracing |
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Modellentwicklung und numerische Simulation |
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Einteilung des Nanoscience and -technology Schwerpunktes in Kompetenzbereiche
Die Kompetenzen sind auf die folgenden Institute verteilt:
Die Grundlagenforschung und angewandte Forschung
an der Abteilung für Angewandte Physik beschäftigt
(D.Bäuerle) sich u.a. mit der Laser – Material Wechselwirkung
und verschiedenen Gebieten der Festkörperphysik und der Physik
der weichen Materie (Kennworte: Laserablation, Gepulste
Laserabscheidung von dünnen Filmen, Laser-induzierte chemische
Prozesse, Laserwechselwirkung mit Polymeren, Keramiken, Spektroskopie,
Modellierung der Laser-Material Wechselwirkung). Viele dieser
Aktivitäten finden in enger Kooperation mit Industrieunternehmen
statt. Kernkompetenzen der Abteilung im Bereich Nanoscience and
technology enthalten (1) Herstellung und Charakterisierung von
nanokompositen Filmen, (2) Mikro- und Nanostrukturierung von
hochtemperatur-supraleitenden Filmen, (3) nahfeldoptische
Laser-Material-Bearbeitung, (4) „Laser Cleaning“ von
Nanopartikeln von Oberflächen, (5) Laser-Nano-Materialbearbeitung
mit selbstordnenden Mikrokugeln, (6) UV-Bestrahlung und Modifikation
von Polymeren für biologische Anwendungen
(inkl. Zelladhäsion).
Atom- und Oberflächenphysik
Die vormalige Abteilung für Atom- und Kernphysik wurde mit dem Oberflächenphysiker P. Zeppenfeld nachbesetzt und in
Abteilung für Atom- und Oberflächenphysik umbenannt. Die Ausschreibung für diese Stelle wurde dezidiert mit dem
Nano-Konzept des Fachbereichs Physik verknüpft, d.h., die Stelle wurde explizit für die Stärkung der Nanoscience-
and -technology-Aktivitäten des Fachbereichs ausgeschrieben. Wesentliches Ziel dieser Nachbesetzung war es, die
experimentellen Aktivitäten des Fachbereichs um die nach wie vor hochaktuellen Rastersondentechniken zur atomar
aufgelösten Oberflächenanalyse zu erweitern und eine moderne Oberflächenphysik in Linz zu etablieren.
Biophysik
Am Institut für Biophysik (derzeit kommissarisch: C.Romanin) werden drei hoch-sensitive Einzelmolekültechniken zur
Untersuchung biologischer Systeme verwendet (Fluoreszenzmikroskopie, AFM und Patch-Clamp), im besonderen von lebenden
Zellen. Dieses Institut nimmt mit den beiden am Institut entwickelten Einzelmolekülmikroskopie-Techniken SDT
(Single Dye Tracing) und MRFM (Molecular Recognition Force Microscopy) national und international eine Spitzenposition ein.
Daraus resultierte 1998 die Errichtung eines mit dem Institut assoziierten Zentrums, das jetzt “Schindler
Memorial Zentrum für Einzelmolekülmikroskopie” heißt. Dieses Zentrum wurde im Rahmen von drei Forschungsaufträgen
des Bundesministeriums am Institut für Biophysik gegründet, um das Potential der entwickelten Einzelmolekül-Mikroskopie
Techniken für die österreichischen Biowissenschaften, medizinischen Wissenschaften und für die industrielle Forschung
und Entwicklung nutzbar zu machen.
In Erweiterung dieser bio-technologischen Entwicklungen wurde ausgehend vom Institut für Biophysik das Zentrum für
Biomedizinische Nanotechnologie im Jahre 2002 errichtet, welches im Rahmen der Upper Austrian Research mit einer
3-Jahres Förderung vom Land OÖ etabliert wurde.
Des weiteren wird vom Institut für Biophysik der international hochkarätig besetzte Linz-Winterworkshop über
Einzelmolekültechniken ins Leben veranstaltet, welcher bisher viermal (seit 1999) abgehalten wurde.
Halbleiter- und Festkörperphysik
Das Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik (W.Jantsch) ist auf nahezu allen Gebieten der Herstellung,
Charakterisierung und Bauelementprozessierung von Halbleiterhetero- und -nanostrukturen tätig. Dafür steht ein
umfangreich ausgestatteter Reinraum und eine breite Palette von Methoden der Nano-Analytik zur Verfügung. Mitte
der neunziger Jahre erfolgte eine Neubesetzung (F. Schäffler) mit der die Thematik Silizium-basierender
Halbleiterhetero- und -nanostrukturen weiter ausgebaut wurde. Die Besetzung der Stelle mit einem Industriephysiker
hatten das Ziel, die anwendungsorientierten Aspekte der Linzer Halbleiterforschung zu stärken.
Physik Weicher Materie
Aus einer Neubesetzung in der Angewandten Physik (S. Bauer) ist inzwischen die Abteilung Physik der Weichen Materie
hervorgegangen, die sich hauptsächlich mit den elektronischen und elektro-mechanischen Eigenschaften von Polymeren
unter anderem für Sensorikanwendungen befaßt. Durch diese moderne Thematik ergeben sich vielfältige Anknüpfungspunkte
vor allem zur Biophysik, zur Halbleiterphysik und zur Physikalischen Chemie. Die Berufung ist somit in jeder Hinsicht
kompatibel mit dem Nano-Konzept des Fachbereichs Physik.
Theoretische Physik
Aufgabe der Theoretischen Physik ist es, das Verhalten der Materie auf Grund fundamentaler Naturgesetze zu erklären.
Die heutige Situation ist in dem Sinne einmalig, daß zum ersten Mal Systeme mit vielen Freiheitsgraden auf Nano-Skalen
experimentell und technologisch zugänglich und interessant geworden sind, welche mit modernen theoretischen Methoden
auch quantitativ behandelbar sind. Die Gruppe von Prof. Krotscheck konzentriert sich einerseits auf Methoden zur
Beschreibung von realistischen Systemen auf Nano-Skalen, gehört andererseits zur Weltspizte in der Aufgabe, gängige
Techniken (insbesondere die Dichtefunktionaltheorie) zu hinterfragen und zu verbessern. In diesem Sinne fühlt sich
die Gruppe "Many-Particle/Computational Physics" sowohl dem Schwerpunkt Nanoscience and -technology als auch
Computational Science and Engineering zugeordnet.
Chemische Technologie Anorganischer Stoffe
Das Institut für Chemische Technologie Anorganischer Stoffe (G.Gritzner) hat drei wesentliche Arbeitsschwerpunkte:
(i) Hochtemperatursupraleiter, (ii) Funktionskeramiken und (iii) Elektro- und Lösungschemie.
Auf dem Gebiet der Hochtemperatursupraleiter besteht langjährige Expertise in der Herstellung nanokristalliner Volumen-,
Band- und Draht-Proben für technische Anwendung. Der derzeitige Schwerpunkt bei den Funktionskeramiken liegt bei der
Herstellung und Charakterisierung von Ferroelektrika. Das Institut ist mit umfangreicher Analytik ausgerüstet und
erwirbt derzeit aus Mitteln des Mikro/Nanotechnologie Investitionsprojektes der Fakultät ein Gerät zur
Größenbestimmung von chemisch synthetisierten Nanopartikeln, deren Größe und Größenverteilung maßgeblichen
Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften von Funktionskeramiken haben.
Physikalische Chemie
Eine weitere Weichenstellung wurde unabhängig von der Entwicklung in der Physik im Fachbereich Chemie vorgenommen.
Durch die Berufung von S. Sariciftci wurde die bereits in Linz etablierte Polymerforschung um die hochaktuelle
Forschungsrichtung halbleitender Polymere für elektronische Bauelementanwendungen erweitert. Insbesondere im
Bereich der Plastik-Solarzellen wurde hier auch internationales Neuland betreten. Die Anknüpfung an das Gebiet
Nanoscience and -technology ist hier besonders offenkundig, werden doch anorganische Nanokristalle in eine
Polymermatrix eingebettet, um den Ladungstransfer in der Polymer-Solarzelle auszulösen.
Verfahrenstechnik
Das Institut für Verfahrenstechnik (W. Samhaber) hat sich nach seiner Gründung 1997 auf zwei
Forschungsschwerpunkte ausgerichtet. Der eine betrifft die Technologie nicht-poröser Membranen,
der zweite die verfahrenstechnische Anwendung atmosphärischer nicht-thermischer Plasmen. Der
Schwerpunkt der nicht-porösen Trennschichten betrifft die Nanofiltrationstrennmembranen, deren
Charakterisierungen, Modellierung und technische Anwendungen am Institut erforscht werden. Durch
die gezielten Charakterisierung und Herstellung von mesostrukturierten und funktionalisierten
Trennschichten wird dies Technik zum Forschungsgebiet der Nanoverfahrenstechnik. Der Schwerpunkt
der kalten Hochdruckplasmen betrifft die Modifikation und Funktionalisierung von verfahrenstechnischen
Oberflächen und die chemischen Reaktionen im kalten Plasma. Auch hier ist in der Folge die Zielrichtung
darin zu sehen, das Potential der chemischen Aktivierungen von dispersen Phasen oder makroskopischen
Oberflächen im Plasma selbst oder im remote Prozess zur Herstellung von neuartigen Trennmedien zu erforschen.
Die Charakterisierung und anwendungsorientierte Untersuchungen ist hier wieder das klassische Aufgabengebiet
der Verfahrenstechnik, die Untersuchungen der neu geschaffenen Oberflächen sind in enger Kooperation mit
Instituten der Physik durchzuführen.
Institut für Elektrische Meßtechnik
Das Institut für Elektrische Meßtechnik (B.Zagar) aus dem Fachbereich Mechatronik befaßt sich mit digitaler
Bild- und Signalverarbeitung sowie mit optischer Laser-Meßtechnik. Das Institut kooperiert eng mit dem Institut
für Biophysik im GEN-AU-Projekt. Das Institut für Elektrische Meßtechnik ist in diesem Projekt für die Bild- und
Signalverarbeitung der beiden in der Biophysik entwickelten Meßverfahren SDT (Single Dye Tracing) und MRFM
(Molecular Recognition Force Microscopy) zuständig. Die apparative Weiterentwicklung dieser Verfahren, wie
sie in dieser Kooperation betrieben wird, ist von besonderem Interesse für die geplante Vermarktung dieser
Bio-Nanoanalytik-Methoden.
Nachrichten/Informationstechnik
Im Fachbereich Mechatronik wurde der Lehrstuhl für Nachrichtentechnik/Informationstechnik (R.Weigel,
derzeit im Stand der Nachbesetzung) eingerichtet. Seit seinem Bestehen hat das Institut vielfältige
Aktivitäten in Richtung Schaltungsentwurf und Chipdesign von Hochfrequenz-ICs auch unter Einbeziehung
hochaktueller Si-basierenden Heterostrukturbauelemente entwickelt. Die Gründung des Designhauses DICE
in Linz ist aus einer Kooperation zwischen den Instituten für Nachrichten/Informationstechnik und für
Komplexe Digitalschaltungen (Fachbereich Informatik) und der Firma Infineon hervorgegangen.
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