Optika i fotonika: Centrum wysokich technologii dla KIT

Zaawansowane badania w dziedzinie optyki i fotoniki wymagają specjalnych czystych pomieszczeń dla wrażliwych elementów. (Zdjęcie: Sandra Göttisheim, KIT) / Cutting-edge research in optics and photonics needs special clean rooms for sensitive components. (Photo: Sandra Göttisheim, KIT)

W nowym KCOP naukowcy będą mieli do dyspozycji od 2026 roku około 2000 metrów kwadratowych nowoczesnych pomieszczeń czystych i laboratoriów. (Rys.: Nickl & Partner) / At the new KCOP, about 2,000 square meters of highly modern clean room and laboratory areas will be available to researchers as of 2026. (Image: Nickl & Partner)

Karlsruher Centrum Optiki i Fotoniki (KCOP) nabiera kształtów. W nowoczesnym, wysokotechnologicznym centrum technologii Karlsruher Institute of Technology (KIT) będą w przyszłości pracować grupy badawcze nad tematami wykorzystującymi światło lub fotony do różnorodnych zastosowań. Do nich należą na przykład wysoce wydajne ogniwa fotowoltaiczne, komunikacja 6G i sieci światłowodowe, nowatorskie czujniki kwantowe i nadprzewodzące detektory, a także ekstremalnie szybka 3D obrazowanie i wysokorozdzielcza mikroskopia dla nauk o życiu. Otwarcie budynku o wartości 56 milionów euro planowane jest na początek 2026 roku.

„Nauka potrzebuje inspirujących miejsc takich jak KCOP, gdzie spotykają się wiedza specjalistyczna, doskonałość i znakomite wyposażenie laboratoryjne oraz współpraca międzydyscyplinarna,” powiedział profesor Oliver Kraft, wiceprezes ds. badań w KIT, podczas uroczystości wmurowania kamienia węgielnego nowego budynku w zeszłym tygodniu (1 grudnia 2023). „Synergie, pomysły i innowacje mogą przyjąć wtedy prostszą formę i ostatecznie wnieść ważny wkład w technologiczną i cyfrową suwerenność Niemiec.”

Optyka i fotonika należą do kluczowych technologii naszej nowoczesnej społeczności. Niezależnie od tego, czy są to światłowody, ogniwa fotowoltaiczne, czujniki, mikroskopy, mikroczipy czy nanomateriały, wszystkie mają związek z wykorzystaniem światła. „Nasze technologie są niezbędnymi elementami transformacji energetycznej, cyfryzacji i sieciowania, a także rejestracji danych w przemyśle i nauce,” podsumowuje Christian Koos, profesor na Instytucie Fotoniki i Elektrotechniki Kwantowej oraz na Instytucie Mikrostruktur Technik w KIT i naukowy kierownik KCOP (w poszczególnych literach, po niemiecku, wymawiane).

2000 metrów kwadratowych czystych pomieszczeń i laboratoriów

Aby prowadzić zaawansowane badania w tych dziedzinach, konieczne są doskonałe warunki laboratoryjne i wysokiej klasy wyposażenie, mówi Koos. Nie tylko potrzebne urządzenia są wysoce wyspecjalizowane, ale także pomieszczenia muszą spełniać szczególne wymagania, dodaje dr Lothar Hahn, menedżer projektu KCOP: „Na przykład potrzebujemy czystych pomieszczeń, czyli przestrzeni z bardzo małą ilością cząstek. Dlaczego jest to ważne? Ilustracją jest porównanie: ludzze włosy są około 20 razy grubsze od jednego z naszych elementów. Każda cząstka zniszczyłaby nasze elementy.” Utrzymanie tych warunków jest jednak kosztowne. Dotychczas na różnych instytutach KIT dostępne są mniejsze, częściowo przestarzałe czyste pomieszczenia. KCOP chce wyznaczyć nowe standardy i korzystać z synergii. „Grupy badawcze od 2026 roku będą mogły korzystać z międzynarodowo wyróżniającej się platformy technologicznej o około 2000 metrów kwadratowych czystych pomieszczeń i laboratoriów oraz z zestawu urządzeń, które dzięki wspólnemu użytkowaniu mogą być obsługiwane efektywniej,” mówi Koos. Ponieważ w Europie jest niewiele miejsc, gdzie można studiować optykę i fotonikę specjalnie, tak jak w Karlsruhe, KIT z KCOP stanie się jeszcze bardziej atrakcyjne dla naukowców, studentów i partnerów przemysłowych.

Interdyscyplinarna dynamika, zrównoważony budynek

Dla niego szczególnie interesujące jest również to, że w KCOP naukowcy z różnych dziedzin mogą spotykać się i wymieniać doświadczeniami pod jednym wspólnym dachem: „KCOP wywoła zupełnie nową interdyscyplinarną dynamikę,” mówi Koos. Centrum technologiczne jest głównie dostępne dla instytutów KIT, ale mają tam również pracować zewnętrzne grupy badawcze. Planowane dziedziny obejmują odnawialne źródła energii, nowatorskie technologie komunikacyjne i elementy kwantowe, a także nauki o życiu, cyfrową produkcję na nanoskali i materiały na miarę.

Helmholtz Gemeinschaft wspiera budowę nowego obiektu kwotą około 50 milionów euro, a kolejne sześć milionów pochodzi od KIT. Dotychczas budowa przebiega zgodnie z harmonogramem i budżetem. Już na etapie planowania zwracano uwagę na osiągnięcie standardu „Srebrny” w „Systemie Oceny Zrównoważonego Budownictwa” Federalnego Ministerstwa Mieszkalnictwa, Rozwoju Miast i Budownictwa, podkreśla Lothar Hahn. Specjalne środki obejmują m.in. wysoką szczelność budynku, wysoce wydajną odzysk energii cieplnej oraz użycie materiałów recyklingowych i przyjaznych środowisku materiałów budowlanych. Ciepło odpadowe z innego dużego eksperymentu w pobliżu lokalizacji można wykorzystać do ogrzewania budynku.

Jako „Fakultet badawczy w ramach Gemeinschaft Helmholtz” KIT tworzy i przekazuje wiedzę na rzecz społeczeństwa i środowiska. Celem jest wniesienie istotnego wkładu w rozwiązanie globalnych wyzwań w dziedzinach energii, mobilności i informacji. W tym celu około 9800 pracowników działa na szerokiej, interdyscyplinarnej bazie w naukach przyrodniczych, inżynieryjnych, ekonomicznych oraz humanistycznych i społecznych. KIT kształci swoich 22 300 studentów poprzez badania ukierunkowane na przyszłość, przygotowując ich do odpowiedzialnych zadań w społeczeństwie, gospodarce i nauce. Działalność innowacyjna KIT łączy wiedzę z praktyką, służąc społecznemu dobru, rozwojowi gospodarczemu i ochronie naszych naturalnych zasobów. KIT jest jedną z niemieckich uczelni wyróżniających się doskonałością.