DFG támogatja a TU Berlin központi kutatólétesítményének fenntartható modernizálását

Plazmaállomás a TU Berlin Nanofotonikai Központ tisztatérében.

Elektronmikroszkópos kép az úgynevezett kvantumszámítógépekről. Ezek mikrolámpákból (kör alakú, narancssárga), beépített fényforrásokkal rendelkező hullámvezetőkből a részecskék – a fotonok – (kék) és kimeneti elemekből (lila) állnak. Ezek a komplex nanostruktúrák a „Berlin Quantum” kezdeményezés keretében készülnek a jövőbeli fotonikus kvantumszámítógépekhez, és csak modern, nagy pontosságú plazmaégető berendezéssel gyárthatók.

Az Berlin Műszaki Egyetem egyik központi kutatólétesítményét felkészítik a következő évtizedekre: A Deutscher Forschungsgemeinschaft (DFG) és Berlin állam támogatásával a Nanofotonika Központ tiszta szobájában található plazma-evőberendezést összesen mintegy 490 000 euró értékben alaposan felújítják. A források 50 százalékát a Berlin Műszaki Egyetem finanszírozza. A modernizáció meghosszabbítja a meglévő berendezés élettartamát, és biztosítja annak teljesítőképességét a fotonika- és kvantumkutatás terén. Ez a beruházás a kutatási infrastruktúra fenntartható kezelését is szolgálja, amit az egyetem környezeti irányelvei keretében követ. A jövőben a berendezés része lesz az egyetem Charlottenburg campusán működő új Integrált Fotonikai Kutatóközpontnak (CIPHOR).

A felújítandó berendezés egy „plazma-evő” és egy „plazma-bevonó” eszközt egyesít egy egységben, és a Nanofotonika Központ tiszta szobájának egyik legfontosabb eszköze. Szükséges a félvezető anyagok precíziós struktúrálásához, valamint funkcionális rétegek felviteléhez, amelyek csupán néhány nanométer vastagságúak. Ennek eredményeként többek között kvantumfényforrások, nano- és mikro-laserek, fotonikus kapcsolók, rendkívül hatékony hullámvezetők vagy modern LED-alkatrészek jönnek létre.

Legmagasabb precizitás a fényrészecskék (fotonok) előállításához és vezetéséhez

Az egyik különlegessége a berendezésnek az, hogy rendkívüli precizitással képes félvezető anyagokat strukturálni szinte függőleges oldalfalakkal nanométeres skálán. Az ilyen nagy pontosságú struktúrák megakadályozzák az optikai veszteségeket, és alapvető feltételei annak, hogy a fotonikus alkatrészek célzottan vezessék a fényt vagy megbízhatóan generálják az egyes fényrészecskéket. Emellett érzékeny félvezető anyagokat is kíméletesen lehet vékony rétegekkel bevonni, növelve azok funkcionalitását anélkül, hogy rontanák optikai tulajdonságaikat. „Berendezésünk lehetővé teszi gyártási folyamatok végrehajtását néhány milliárdszázad méteres precizitással. Már most öt kutatócsoport számára kulcsfontosságú a Berlin Műszaki Egyetemen, és a jövőben számos partner, különösen a Berlin Egyetemi Szövetség tagjai is használhatják majd” – mondja Prof. Dr. Stephan Reitzenstein, a „Optoelektronika és kvantumalkatrészek” tanszék vezetője és a Nanofotonika Központ igazgatója.

A 20 éves berendezés teljes körű felújítása és a meglévő know-how megőrzése

A felújítás során a 2006-ban beszerzett, már elhasználódott főbb komponenseket korszerű technológiára cserélik. A modernizáció keretében kicserélik a vákuum-, vezérlő-, magasfrekvenciás és hőmérséklet-szabályozó modulokat, megújítják a plazmagenerátor technológiát, valamint új folyamat- és biztonsági vezérlőelemeket telepítenek – összesen mintegy 490 000 euró értékben. Egy új berendezés beszerzése a duplájába vagy háromszorosába kerülne ennek az összegnek. Stephan Reitzenstein szerint a felújítás nemcsak technológiailag elengedhetetlen, hanem a fontos szakmai tudás megőrzésének eszköze is az egyetemen: „Nemcsak meghosszabbítjuk egy jól bevált berendezés élettartamát, hanem a sok év alatt felhalmozott szakértelmet is megőrizzük a jövő számára. Különösen összetett gyártási folyamatok esetén a csúcskutatás nemcsak a legmodernebb technikán, hanem a tapasztalaton is múlik.”

A plazma-evő berendezés része lesz az új Fizikai Kutatóépületnek, a CIPHOR-nak

A tervezett költözéssel az új Integrált Fotonikai Kutatóközpont (CIPHOR) keleti részén a berendezés még sok évig fontos része marad a Berlin Műszaki Egyetem kutatási infrastruktúrájának. A CIPHOR központi technológiákat fog összefogni az integrált kvantumfotonika terén, és kiváló feltételeket teremt az új alkalmazások fejlesztéséhez – a biztonságos kvantumkommunikációtól a kvantumszenzorikán és metrológián át a gyógyászatig és a fotonikus kvantum-számítógépekig.