Ottica e fotonica: centro high-tech per il KIT

Ricerca all'avanguardia in ottica e fotonica richiede camere bianche speciali per componenti sensibili. (Foto: Sandra Göttisheim, KIT) / Cutting-edge research in optics and photonics needs special clean rooms for sensitive components. (Photo: Sandra Göttisheim, KIT)

Nel nuovo KCOP, a partire dal 2026, saranno disponibili circa 2.000 metri quadrati di ambienti di camere bianche e laboratori altamente moderni per i ricercatori. (Immagine: Nickl & Partner)

Il Karlsruhe Center for Optics and Photonics (KCOP) prende forma. Nel nuovo centro tecnologico all'avanguardia dell'Istituto di Tecnologia di Karlsruhe (KIT) saranno in futuro attivi gruppi di ricerca su temi che utilizzano la luce o i fotoni per molteplici applicazioni. Tra queste ci sono, ad esempio, fotovoltaico altamente efficiente, comunicazioni 6G e reti in fibra ottica, sensori quantistici innovativi e rivelatori superconduttivi, nonché acquisizione di immagini 3D estremamente veloce e microscopia ad alta risoluzione per le scienze della vita. L'inaugurazione dell'edificio del valore di 56 milioni di euro è prevista per l'inizio del 2026.

“La scienza ha bisogno di luoghi ispiratori come il KCOP, dove si incontrano competenza, eccellenza e attrezzature di laboratorio di livello eccellente, oltre a una collaborazione interdisciplinare,” ha detto il professor Oliver Kraft, vicepresidente per la ricerca del KIT, durante il battesimo simbolico del nuovo edificio la settimana scorsa (1 dicembre 2023). “In questo modo, sinergie, idee e innovazioni possono assumere forme più semplici e contribuire in modo importante alla sovranità tecnologica e digitale della Germania.”

L'ottica e la fotonica sono tra le tecnologie chiave della nostra società moderna. Che si tratti di fibra ottica, fotovoltaico, sensori, microscopi, microchip o nanomateriali, tutti hanno a che fare con l'uso della luce. “Le nostre tecnologie sono componenti essenziali della transizione energetica, della digitalizzazione e della connettività, o delle acquisizioni di dati nell'industria e nella scienza,” riassume Christian Koos, professore presso l'Istituto di Fotonica ed Elettronica Quantistica e presso l'Istituto di Microstrutture del KIT, nonché direttore scientifico del KCOP (pronunciato lettera per lettera in tedesco).

2.000 metri quadrati di ambiente sterile e laboratorio

Per condurre ricerche di eccellenza in questi campi, sono necessarie condizioni di laboratorio eccellenti e attrezzature di laboratorio di alto livello, afferma Koos. Non solo gli strumenti necessari sono altamente specializzati, ma anche gli ambienti devono soddisfare requisiti particolari, aggiunge il dottor Lothar Hahn, project manager del KCOP: “Abbiamo bisogno, ad esempio, di camere bianche, cioè ambienti con pochissimi particolati. Perché questo sia importante, basta un confronto: un capello umano è circa 20 volte più spesso di uno dei nostri componenti. Ogni particella potrebbe distruggere i nostri componenti.” Mantenere queste condizioni di base è però complesso. Finora, presso vari istituti del KIT, sono disponibili piccole camere bianche, alcune obsolete. Il KCOP vuole stabilire nuovi standard e sfruttare le sinergie. “A partire dal 2026, i gruppi di ricerca potranno utilizzare una piattaforma tecnologica di livello internazionale con circa 2.000 metri quadrati di ambiente sterile e laboratorio, oltre a un pool di strumenti che, grazie all'uso condiviso, possono essere gestiti in modo efficiente,” afferma Koos. Poiché in Europa ci sono pochi luoghi dove si può studiare appositamente ottica e fotonica come a Karlsruhe, il KIT con il KCOP diventerà ancora più attraente per ricercatori, studenti e partner industriali.

Dinamica interdisciplinare, edificio sostenibile

Particolarmente interessante per lui è anche il fatto che al KCOP ricercatori di diverse discipline possano incontrarsi e scambiarsi idee sotto un unico tetto: “Il KCOP accenderà una nuova dinamica interdisciplinare,” dice Koos. Il centro tecnologico è principalmente a disposizione degli istituti del KIT, ma si prevede che anche gruppi di ricerca esterni possano lavorarci. I temi previsti spaziano da energie rinnovabili a nuove tecnologie di comunicazione e componenti quantistici, fino alle scienze della vita, alla fabbricazione digitale su scala nanometrica e ai materiali su misura.

La Helmholtz-Gemeinschaft sostiene la nuova costruzione con circa 50 milioni di euro, altri sei milioni provengono dal KIT. Finora, il cantiere è in linea con i tempi e i costi previsti. Già durante la pianificazione si è prestata attenzione a raggiungere lo standard “argento” nel “Sistema di Valutazione per l’Edilizia Sostenibile” del Ministero federale per l’Edilizia, le Città e il Territorio, sottolinea Lothar Hahn. Misure specifiche includono, tra l’altro, un’elevata tenuta all’aria dell’edificio, un recupero di calore altamente efficiente e l’uso di materiali riciclati e sostenibili. Il calore residuo di un altro grande esperimento nelle vicinanze può essere utilizzato per riscaldare l’edificio.

Come “l’università di ricerca della Helmholtz-Gemeinschaft,” il KIT crea e trasmette conoscenze per la società e l’ambiente. L’obiettivo è contribuire in modo significativo alle sfide globali nei settori energia, mobilità e informazione. A tal fine, circa 9.800 dipendenti lavorano su una vasta base interdisciplinare nelle scienze naturali, ingegneristiche, economiche, umanistiche e sociali. Con i suoi 22.300 studenti, il KIT prepara attraverso uno studio universitario orientato alla ricerca, a compiti responsabili nella società, nell’economia e nella scienza. L’attività innovativa del KIT collega conoscenza e applicazione a beneficio della società, del benessere economico e della conservazione delle risorse naturali. Il KIT è una delle università di eccellenza tedesche.