Energetisches Bauen, eine Kombination aus Optik und Robotik in der Medizin und leistungsfähigere Chips – darum geht es bei den für den Deutschen Zukunftspreis 2020 nominierten Projekten. Drei Forscherteams unter anderem aus dem Südwesten haben am Mittwoch im Deutschen Museum in München ihre Arbeiten vorgestellt. Der Deutsche Zukunftspreis ist mit 250 000 Euro dotiert und gehört zu den bedeutendsten Wissenschaftspreisen in Deutschland. Schon die Nominierung gilt als hohe Auszeichnung. Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier verleiht den Preis am 25. November in Berlin.
Großer Spiegel für winzige Chips
Ein Projekt der Unternehmen Zeiss und Trumpf in Baden-Württemberg sowie des Fraunhofer-Instituts IOF in Jena bringt die Miniaturisierung von Mikrochips für die Elektronik weiter voran. Die Leiterbahnen der Chips werden seit 40 Jahren mit Lithografieverfahren hergestellt. Die Strukturen der Bauelemente werden dabei ähnlich wie bei der Projektion eines Dias auf den mit Fotolack bedeckten Siliziumchip übertragen. Das Problem: Je kleiner die Chips werden und je mehr Schaltkreise sie auf winziger Fläche vereinen sollen, umso filigraner müssen die darauf erzeugten Strukturen sein. Nur extrem kurzwelliges Licht ist in der Lage, das zu leisten. Für den Spiegel, der das Licht extrem genau fokussiert, haben die Forscher nun eine Beschichtung entwickelt, die die Arbeit mit sehr kurzwelligem Licht erlaubt – für noch leistungsfähigere Mikrochips.
Der Chirurg blickt um die Ecke
Zeiss in Baden-Württemberg ist auch an einem System für bessere Optik und einen Kamerablick „um die Ecke“ im OP beteiligt, das auf Vorschlag des Deutschen Patent- und Markenamts (DPMA) für den Zukunftspreis nominiert worden ist. „Das neue System bringt dort mehr Präzision, Sicherheit und Effizienz, wo es oft um Menschenleben geht: im Operationssaal“, sagt DPMA-Präsidentin Cornelia Rudloff-Schäffer. „Mit effizienteren Abläufen und damit sinkenden Kosten besteht die Hoffnung, dass künftig weltweit noch mehr Menschen von Hochleistungsmedizin profitieren.“
Bei komplexen Operationen, etwa am Gehirn oder an der Wirbelsäule, müssen Chirurginnen und Chirurgen die Mikroskope bislang an die entsprechenden Körperstellen führen und von Hand ausrichten. Das beansprucht einen wesentlichen Teil der Operationszeit. Die in der Neuentwicklung integrierte Robotertechnik führt das Mikroskop automatisch nach. Zudem merkt sich das System relevante Einstellungen und kann so wichtige Punkte auf Knopfdruck automatisch wieder ansteuern. Der Chirurg kann die Kamera mit einem Fußpult bewegen – seine Hände bleiben frei. Zudem kann er das Operationsfeld wahlweise wie bisher direkt durch das Okular begutachten, aber auch auf einem Monitor als digital ultrahochaufgelöstes Bild. Das ermöglicht bei langen Operationen ein ergonomischeres Arbeiten. Die Bilder können auch für Mitglieder des Operationsteams oder Beobachter auf andere Monitore live übertragen werden.
Glaskugeln ohne Hokuspokus
Ein Team aus bayerischen Ingenieuren und Wissenschaftlern hat eine spritzbare Fassadendämmung aus Mörtel und Glas entwickelt. Der Mörtel ist vermischt mit einer großen Zahl winziger Glashohlkugeln mit nur 10 bis 200 Mikrometern Durchmesser (zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist 50 bis 80 Mikrometer dick). Das Ergebnis ist ein Material, das sich gut auftragen lässt und mit geringem Gewicht, hoher Festigkeit und großer Dämmwirkung wichtige Anforderungen an einen Dämmstoff erfüllt. In der Zukunft könnten den Entwicklern zufolge Roboter die Masse aufspritzen. Versuche dazu laufen.