Neue Hightech-Forschungen an der JKU sollen Halbleiter und Stahlbeschichtungen im Nano-Maßstab besser kontrollierbar machen.
Damit sollen z.B. Fahrzeuge besser vor Korrosion geschützt und effizientere Mikrochips entwickelt werden. Das Christian-Doppler-Labor für nanoskalige Phasenumwandlungen ist auf sieben Jahre angelegt und mit 4,2 Mio. Euro finanziert. Hauptfördergeber des CD-Labors ist das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW).
Christian Doppler Labors betreiben anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf höchstem Niveau, indem hervorragende WissenschaftlerInnen mit innovativen Unternehmen kooperieren. „Konkret soll festgelegt werden, wie kleinste Änderungen an Materialoberflächen oder an Grenzflächen die Eigenschaften von Werkstoffen beeinflussen“, erklärt Laborleiter DI Dr. Heiko Groiß vom Zentrum für Oberflächen- und Nanoanalytik. Dazu untersucht er mit seinem Team die physikalisch-chemischen Eigenschaften verschiedener Legierungen und beschichteter Stähle.
„Für moderne Produktionsprozesse müssen die verwendeten Materialien grundlegend und auf atomarer Ebene verstanden werden“, sagt Dr. Margarete Schramböck, Bundesministerin für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort. „Die Grundlagenforschung in diesem CD-Labor leistet dazu einen wichtigen Beitrag und bringt Fortschritte für so unterschiedliche Branchen wie Halbleiterindustrie und Stahlherstellung.“
Blick auf die Nanoebene
Bauteile sind oft hohen Ansprüchen ausgesetzt. Diese Teile vor Verschleiß und Korrosion zu schützen ist oftmals sicherheitsrelevant – man denke an eine Autokarosserie. „Moderne Stähle und Beschichtungen erfüllen ihre Aufgabe sehr gut“, so Groiß. „An Verbindungs- und Grenzflächen zur Beschichtung ergeben sich aber oft ungewollte Effekte.“ So kann es bei falschen Verarbeitungsparametern zu Metallversprödung oder zusätzlichen Materialphasen führen, was die Lebensdauer von Bauteilen beeinflussen kann. Neben Stahl untersucht das Labor auch Halbleitermaterialien. Hier treten ähnliche Probleme auf. Legierungen aus Germanium und Zinn sollen künftig in Silizium-Mikrochips integriert werden, sind aber noch nicht temperaturstabil – etwas, das besser verstanden werden soll.
Im CD-Labor werden nun diese Phasenprozesse untersucht und analysiert. Das Ziel: Ungewollte Effekte zu verhindern oder zumindest zu verringern. Verschiedene Verfahren der Elektronenmikroskopie und -spektroskopie helfen dabei, die Prozesse zu untersuchen. „Dabei untersuchen wir auch live bei hohen Temperaturen im Elektronenmikroskop wie sich die Materialien auf der Nanoebene verändern“, erklärt Groiß. Wie sich einzelne Atome an so veränderten Grenzflächen anordnen, wird auch in Zusammenarbeit mit dem FELMI-ZFE Graz mit atomar aufgelöster Spektroskopie erforscht.
„Forschung passiert heute nicht mehr im Alleingang. Durch die Vernetzung von Partnern aus der Wirtschaft mit WissenschaftlerInnen von Universitäten kann Grundlagenforschung mit konkreten industriellen Problemstellungen verbunden werden. Diesen praxisnahen Weg geht die JKU seit vielen Jahren. Ich bedanke mich namens der Universität beim Bundesministerium als Hauptfördergeber, bei der CD-Gesellschaft, den Wirtschaftspartnern und auch dem Land OÖ. Sie haben diese für den Wirtschafts- und Forschungsstandort OÖ so wichtige Kooperation ermöglicht. Gerade in der Materialforschung ist die JKU extrem stark aufgestellt. Mit diesem Labor wird diese Position nachhaltig gestärkt“, so der JKU-Vizerektor für Forschung Alexander Egyed.
Die enge Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft betont auch Wirtschafts- und Forschungs-Landesrat Markus Achleitner: „Das ist ein zentrales Anliegen der Forschungspolitik in Oberösterreich. In Symbiose zwischen universitärer Forschung und unternehmerischer Praxis wird in den Christian Doppler-Labors anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben. Das neue Zentrum ist eine weitere Bestätigung der Forschungs-Kompetenz der Johannes Kepler Universität Linz und ein enorm wichtiger Beitrag zur Stärkung der Innovationskraft des Standorts Oberösterreich.“
Kooperation mit Wirtschaft
Umgesetzt wird das Projekt mit voestalpine Stahl GmbH und dem Bosch Engineering Center Linz der Robert Bosch AG, die mit den gewonnen Erkentnisse ihre Produkte weiter verbessern. Die Projektpartner freuen sich über das neue CD-Labor an der JKU.
„Die langjährige und enge Forschungs-Kooperation zwischen der voestalpine und der JKU spiegelt sich auch in den zahlreichen Beteiligungen an Christian Doppler Labors der Universität wider. Diese gelten für uns als wesentlicher Erfolgsfaktor wenn es darum geht, den Wissenstransfer aus der Grundlagenforschung in Richtung industrielle Anwendungen sicher zu stellen. Die jüngste Ergänzung freut uns daher sehr und wird eine jahrelange Zusammenarbeit im Bereich der Materialwissenschaften festigen sowie weiteren nachhaltigen Know-how-Aufbau in diesem Bereich ermöglichen,“ so Franz Androsch, Forschungschef des voestalpine-Konzerns.
„Es freut uns sehr, dass unsere langjährige Kooperation mit der JKU nun im Rahmen des Christian Doppler Labors im Bereich der Materialwissenschaften vertieft wurde. Die enge Vernetzung von Wirtschaft und Wissenschaft ist ein Standortvorteil, der es uns möglich macht, das gewonnene Know-How innerhalb von Bosch zu etablieren“, sagt Christian Ganser, Prokurist und Standortleiter Bosch Linz.
