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Forschungszentrum
Laboratorium für Nano- und Quantenengineering (LNQE)

Foto: Forschungsgebäude des LNQE

Das Laboratorium für Nano- und Quantenengineering ist ein interdisziplinäres Leibniz Forschungszentrum der Leibniz Universität Hannover auf dem Gebiet Nanotechnologie. Inhaltliche Ziele sind hierbei sowohl exzellente Grundlagenforschung als auch anwendungsbezogenes Engineering im Nanobereich begleitet durch entsprechende fachübergreifende Ausbildung. Projekte der Nanotechnologie können fast immer nur in Zusammenarbeit verschiedener Fachrichtungen zum Erfolg geführt werden. Dieser interdisziplinäre Ansatz wird im LNQE verfolgt. Zurzeit sind 27 Arbeitsgruppen aus Physik, Chemie und Ingenieurwesen am LNQE beteiligt.

Forschungsschwerpunkte

Die Nanotechnologie beschreibt die Erforschung und Manipulation von Dingen auf kleinsten Dimensionen. Sie beschäftigt sich mit Strukturen im Größenbereich von 1-100 Nanometern in mindestens einer Raumrichtung. 100 Nanometer sind in etwa ein Tausendstel des Durchmessers eines normalen menschlichen Haares. Bei diesen kleinen Abmessungen treten Oberflächeneigenschaften gegenüber den Volumeneigenschaften der Materialien immer mehr in den Vordergrund und darüber hinaus müssen oft quantenphysikalische Effekte berücksichtigt werden.

Nanoengineering ist das Engineering auf der Nanoskala, also das gezielte künstliche Herstellen von Strukturen der Nanotechnologie wie zum Beispiel winzigster Transistoren auf Computerchips. Der mit dem Nanoengineering eng verwandte Begriff Quantenengineering zielt auf die Erzeugung und Manipulation eines definierten Quantenzustandes ab, wie zum Beispiel der Realisierung eines Bose-Einstein-Kondensats oder eines Bauelements mit gezielt eingestelltem Elektronenspin. Die Größe solcher Systeme liegt oft ebenfalls im Nanometerbereich.

Die künstlich erzeugten Strukturen und Materialien werden auf vielfältigste Art untersucht und analysiert. Die Nanoanalytik, also die Analytik im Nanometerbereich, benötigt unterschiedlichste und neuste Geräte und Verfahren. Die nötige technologische Ausrüstung steht den Arbeitsgruppen zentral im LNQE-Forschungsbau zur Verfügung und wird durch die Ausstattung in den Instituten ergänzt.

Nanomaterialien sind Stoffe verschiedenster Form und Zusammensetzung mit Größen im Nanometerbereich. Derartige Materialien werden im LNQE in vielfältigster Weise hergestellt und untersucht. Einzelne Teilchen von Nanomaterialien, oft als Nanopartikel bezeichnet, besitzen aufgrund ihrer kleinen Abmessungen spezielle chemische und physikalische Eigenschaften, die sich von den Eigenschaften von makroskopischen Partikeln und Festkörpern unterscheiden. Dies kommt durch das große Verhältnis von Oberflächen zu Volumen der Nanopartikel. Zusätzlich zu ihrer höheren Reaktivität (im Vergleich zu Bulkmaterialien) ist die Bedeutung von Quantenmechanischen Effekten in vielen Fällen signifikant erhöht. Die Herstellung von Nanopartikeln mit gezielt einstellbaren Eigenschaften, die Nutzbarmachung von Nanopartikeln für bestimmte Anwendungen und das physikalische Grundlagenverständnis von Nanopartikeln und deren Wirkungsweise stehen im Vordergrund der Arbeiten im LNQE.

Die Wandlung, der Transport und die Speicherung von Energie sind grundlegende Fragen für die Zukunft unserer Gesellschaft. Die Erforschung dieser Prozesse auf der Nanoskala ist der Forschungsschwerpunkt des Promotionsprogramms "Hannover School for Nanotechnology" des LNQE. Im Bereich Sensorik spielt Nanotechnologie eine immer größere Rolle. Sensoren mit nanoskaligen Oberflächen, Sensoren, die Informationen aus der nanoskopischen Welt in die makroskopische Welt übertragen und Sensoren, die Nanoeffekte als Sensorprinzip nutzen, können zusammenfassend als Nanosensoren definiert werden.

Forschungsbau

Zur Verwirklichung seiner Ziele betreibt das LNQE ein eigenes Forschungsgebäude in Hannover. Die Labore, der Forschungsreinraum und die Büroräume für mehr als 44 Personen werden für interdisziplinäre Projekte, insbesondere aus erfolgreich eingeworbenen, größeren Drittmittelprojekten der Mitglieder genutzt. Der Neubau wurde mit Bundesmitteln nach einer Empfehlung durch den Wissenschaftsrat als Forschungsbau (nach Art. 91b des Grundgesetzes) in besonderer Weise gefördert. Mit dem Forschungsbau gelang es, eine Reihe an Großgeräten zu installieren, u. a. eine Molekularstrahlepitaxie-Anlage, ein Transmissionselektronenmikroskope, ein Implanter, und ein 4-Spitzen-STM-REM.

Studiengang Nanotechnologie

Der durch das LNQE initiierte Studiengang Nanotechnologie vermittelt die Grundlagen in den Kernfächern Chemie, Elektrotechnik, Maschinenbau und Physik (ergänzt durch Mathematik), wobei den Erfordernissen, die aus der Nanotechnologie erwachsen, im Besonderen Rechnung getragen wird. Bereits im Verlauf des Bachelorstudiengangs kommt es dann zur Vertiefung in jeweils ein naturwissenschaftliches und ein ingenieurwissenschaftliches Kernfach. Im Masterstudiengang haben die Studierenden eine große Wahlmöglichkeit mit verschiedenen Wahlkompetenzfeldern, um sich auf aktuellen Forschungsgebieten der Nanotechnologie zu qualifizieren. Diese neuen Studiengänge erfreuen sich großer Beliebtheit und haben bereits über 210 Studierende. Mit dem Niedersächsischen Promotionsprogramm Hannover School for Nanotechnology wird die interdisziplinäre Ausbildung konsequent auf die Doktorandenebene fortgeführt.

Kontakt

Geschäftsführung

Dr. Fritz Schulze Wischeler
Laboratorium für Nano- und Quantenengineering
Schneiderberg 39
30167 Hannover

Tel. +49 511 762 - 16014
E-Mail Schulze-Wischelerlnqe.uni-hannover.de 

Sprecher des Vorstandes

Prof. Dr. Peter Behrens
Institut für Anorganische Chemie
Callinstr. 9
30167 Hannover

Tel. +49 511 762 - 3660
E-Mail peter.behrensacb.uni-hannover.de