Precisión a nivel cuántico

La start-up Germanium Quantum Detectors desarrolla un fotodetector basado en germanio, que es más rentable y flexible que los productos tradicionales. (Imagen: Nico Scheller)

Por su tamaño compacto, ofrece una gran variedad de aplicaciones. Los fundadores quieren producir sus novedosos fotodetectores de germanio sobre silicio también para fabricantes en el ámbito de la conducción autónoma y para la industria de la tecnología médica. (Imagen: Nico Scheller)

El equipo fundador de izquierda a derecha: Maurice Wanitzek, Claudia Bett, Dr. Maximilian Scheu y Jakob Finkbeiner. (Imagen: Nico Scheller)

Se necesitan sensores de luz altamente sensibles, entre otras cosas, en la comunicación cuántica, la tecnología médica y para la conducción autónoma. Investigadores del Instituto de Tecnología de Semiconductores (IHT) en la Universidad de Stuttgart han desarrollado un fotodetector basado en germanio, que es más rentable y flexible que los productos tradicionales. Para hacer que la tecnología sea comercializable, cuatro jóvenes investigadores están fundando ahora la startup «Germanium Quantum Detectors».

«LabOne» está sobre un discreto cubo de metal gris con solo ocho centímetros de arista. En la carcasa del prototipo se encuentra una tecnología de punta que pretende establecer nuevos estándares en el mercado: un microchip en el que están conectados cuatro llamados «Diodos de Avalancha de Fotones Únicos» (SPADs). Con este sensor de luz de alta sensibilidad, se pueden medir fotones individuales, las partículas más pequeñas de luz, y el momento preciso de su llegada. Los fotodetectores de silicio se utilizan hoy en muchos ámbitos, incluyendo en cámaras 3D de sistemas modernos de asistencia a la conducción. Lo especial de este desarrollo, que es completamente compatible con la fabricación estándar de semiconductores, es el uso de pequeñas cantidades de germanio. Este material absorbe luz en el rango del infrarrojo, lo que ofrece grandes ventajas, entre ellas en la conducción autónoma: los fotodetectores basados en germanio permiten detectar obstáculos a distancias mayores y en condiciones de poca visibilidad de manera más rápida y precisa, lo que representa una enorme mejora en seguridad.

Fotodetectores basados en germanio más compactos y fáciles de fabricar

¿Por qué estos detectores aún no están ampliamente en uso? Una mirada a un laboratorio del Instituto de Tecnología de Semiconductores (IHT) en la Universidad de Stuttgart da la respuesta: allí hay un sistema de refrigeración del tamaño de una minibar, en el que el prototipo cabría aproximadamente treinta veces. Los detectores típicos para fotones individuales deben enfriarse a casi -270 grados Celsius para evitar distorsiones en las señales. El novedoso fotodetector de germanio sobre silicio alcanza el mismo nivel de calidad ya a -10 a -20 grados. Esto no solo le proporciona una relación coste-beneficio mucho mejor, sino que también, debido a su pequeño tamaño, ofrece una gran variedad de aplicaciones posibles.

El camino del laboratorio a la práctica

Maurice Wanitzek, quien ha desarrollado principalmente la tecnología en el IHT, quiere ahora llevarla a la práctica junto con tres cofundadores. «Durante mi doctorado, muchos socios industriales me dijeron que les parecía interesante el producto y que les gustaría comprarlo. Como ingeniero, por supuesto, tengo el sueño de que mi desarrollo tenga un beneficio real y no quede en un cajón. Así surgió la idea de fundar.» Wanitzek contactó con la iniciativa de transferencia tecnológica (TTI GmbH) de la Universidad de Stuttgart para evaluar las posibilidades de éxito. «El resultado me dio ánimo y también en los siguientes pasos la TTI me ayudó mucho.» Un coach le informó sobre el programa de transferencia de investigación EXIST y le ayudó a preparar la solicitud. Además, Wanitzek participó en talleres del Centro de Transferencia de la Universidad (TRACES) para futuros emprendedores: «Este intercambio fue muy útil. Y que tuviéramos que presentar nuestras ideas en diez minutos facilitó mucho la preparación del pitch para la solicitud de EXIST», comenta.

«Apoyamos a emprendedores con asesoramiento y financiación adecuados para convertir sus ideas valientes en realidad», dice el profesor Alexander Brem, vicerrector de Transferencia y Asuntos Internacionales de la Universidad de Stuttgart. «El equipo de Germanium Quantum Detectors demuestra cómo impulsar innovaciones en un campo de futuro y que vale la pena dar el paso hacia el emprendimiento.»

Una financiación de aproximadamente 1,2 millones de euros en el marco del programa EXIST durante dos años da impulso a los cuatro fundadores para seguir desarrollando su tecnología hasta su puesta en el mercado. Los fundadores Maurice Wanitzek, experto en microelectrónica, el desarrollador de circuitos Jakob Finkbeiner, Claudia Bett, física especializada en óptica e integración de sistemas, y el Dr. Maximilian Scheu, economista especializado en emprendimiento, tienen su oficina en el IHT. Pero también trabajan en estrecha colaboración con el Instituto de Microelectrónica Stuttgart IMS-CHIPS. En su sala limpia altamente especializada, los fotodetectores se producen por el momento. Los fundadores también continúan participando en los talleres de TRACES, recientemente sobre derecho empresarial.

Construir algo nuevo con mucha libertad creativa

«Hemos dividido las tareas en el equipo según nuestras áreas de especialización y aprendemos muchísimo unos de otros», dice Claudia Bett. A pesar de haber recibido una oferta del sector industrial, decidió apostar por la startup: «Prefiero trabajar con responsabilidad propia que estar bajo control externo. Construir algo nuevo en conjunto ofrece mucha libertad creativa.» Ya han conseguido sus primeros clientes: investigadores que, a unos pocos edificios de distancia, desarrollan aplicaciones de criptografía cuántica. Como las unidades elementales de información (qubits) se transmiten mediante fotones, necesitan sensores de luz altamente sensibles.

En la siguiente fase, los cuatro fundadores quieren producir para fabricantes del sector de la conducción autónoma y, a medio plazo, también para la industria de tecnología médica: sus fotodetectores pueden, por ejemplo, usarse en espectroscopía infrarroja. Actualmente, mantienen numerosas conversaciones con empresas. La mayor dificultad, según Wanitzek, consiste en encontrar tantos clientes con requisitos similares respecto al producto que sea posible una producción económica: «Esperamos estar en beneficios en cinco años y que, con nuestro ejemplo, motivemos a otros a emprender.»