Julian Bopp für Multipixel-Magnetometer mit 1. Preis ausgezeichnet
Am 14. November wurde Julian Bopp der erste Preis beim Forum Junge Spitzenforschung für seine Arbeiten zu einem Multipixel-Magnetometer verliehen. Er forscht im Joint Lab Diamond Nanophotonics, das von Prof. Dr. Tim Schröder geleitet und gemeinsam von der Humboldt-Universität zu Berlin und dem Ferdinand-Braun-Institut betrieben wird. Das Multipixel-Magnetometer hat er gemeinsam mit einem einrichtungsübergreifenden Team entwickelt. Es schafft die Voraussetzungen für kompakte, mobil einsetzbare Magnetfeldkameras wie sie etwa in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden. Die Auszeichnung ist mit 10.000 Euro für Forschungsmittel dotiert. Sie wird von der Stiftung Industrieforschung und den Berliner Universitäten an wissenschaftlichen Nachwuchs mit „originellen und praxisrelevanten Ideen und Lösungsansätzen“ vergeben, die aus ihrer „innovativen Grundlagenforschung“ hervorgegangen sind. Beim diesjährigen Wettbewerb standen Sensoren und Datenanalyse im Fokus.
Neuartige Lösung für kompakte Magnetfeldkameras mit vereinfachtem Messprinzip
„Kameras“ zum Abbilden schwacher Magnetfelder – wie sie etwa bei der Weitergabe von Reizen, sogenannten Aktionspotentialen, durch Nerven verursacht werden – sind bisher äußerst komplexe und teure Geräte. Sie werden beispielsweise bei der Magnetoenzephalographie, einem nicht-invasiven Verfahren zur medizinischen Diagnostik, eingesetzt. Die im Joint Lab Diamond Nanophotonik entwickelte Magnetfeldkamera basiert auf einem neuartigen, deutlich vereinfachten Messprinzip. Die Basis dieses sogenannten Multipixel-Magnetometers liefert ein neu entwickelter optischer Quantensensor mit Glasfaserkopplung, der auf Stickstoff-Fehlstellen in Diamant basiert. In dem Diamantchip kreuzen sich grüne Pump- und infrarote Laserstrahlen – jeder Kreuzungspunkt definiert dabei ein Kamerapixel. Je nach angelegtem Magnetfeld wird mehr oder weniger infrarotes Licht im Diamanten aufgenommen (absorbiert), was wiederum nachgewiesen (detektiert) werden kann. Um also ein Magnetfeld ortsaufgelöst zu vermessen, wird die Probe einfach auf den Diamantchip gelegt. Die kompakte Magnetfeldkamera mit einer Ortsauflösung in der Größenordnung von 100 µm arbeitet bei Raumtemperatur und lässt sich in ein tragbares Gerät integrieren. Neben medizinischen Anwendungen könnte sie künftig auch genutzt werden, um Batterien für die grüne Mobilitätswende weiterzuentwickeln.
Beispielhafte Kooperation: im Joint Lab, mit verschiedenen Fachabteilungen des FBH und dem Fraunhofer HHI
Das patentierte Multipixel-Magnetometer spiegelt zugleich die gute Zusammenarbeit mehrerer Arbeitsgruppen und Einrichtungen wider. Koordiniert wurden die Forschungsarbeiten im Joint Lab Diamond Nanophotonics. Julian Bopp, Felipe Perona und Tim Schröder haben das Gesamtkonzept mit Hauke Conradi und Moritz Kleinert aus dem Fraunhofer Heinrich-Herz-Institut (HHI) entwickelt. Beteiligt waren auch mehrere Fachabteilungen des Ferdinand-Braun-Instituts. So hat die Abteilung Optoelektronik die infrarote Laserdiode entwickelt und hergestellt. Der Mikrowellen-Schaltkreis wurde in der Mikrowellentechnik designt und realisiert. Er erzeugt den benötigten Spin-Flip der Stickstoff-Farbzentren in Diamant, durch den sich die Infrarotabsorption magnetfeldabhängig ändert. Das Fraunhofer HHI war an der Chipentwicklung beteiligt und baute den optischen Chip auf. Zudem war das Institut für das darauf abgestimmte Design der weiteren Komponenten, wie etwa der Glasfasern, verantwortlich.
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