Genç Araştırmacılar: Kuantum, Gaz ve Direnç Yenilikleri

Ödüller, Bavyera Ekonomi Bakanlığı Devlet Sekreteri Tobias Gotthardt tarafından Münih'teki Fraunhofer Netzwert sempozyumunda takdim edildi: “Vizyoner fikirleriyle ödül sahipleri, kuantum iletişimi, sensör teknolojisi veya biyotıp gibi çok farklı araştırma alanlarında en üst düzey sonuçlara ulaştılar. Hugo Geiger Ödülü, bu başarıların hak ettiği takdiri görmesini sağlıyor. Kazanan çalışmalar sadece bilimsel mükemmellikleriyle değil, aynı zamanda pratik uygulama ve dolayısıyla ticari başarı için de büyük bir potansiyel sunmalarıyla öne çıkıyor. Bu, Fraunhofer'in Bavyera ve Almanya genelindeki şirketler için bir inovasyon ortağı olarak önemini bir kez daha vurguluyor.”

Fraunhofer-Gesellschaft Başkanı Holger Hanselka şunları söyledi: “Etki yaratan mükemmel araştırma – Fraunhofer'ın temsil ettiği şey budur ve Hugo Geiger Ödülü de bunu temsil etmektedir. Ödül sahipleri, bilimsel derinliği net ve tutarlı bir uygulama odağıyla birleştiriyorlar. Bunu yaparak, sadece Fraunhofer-Gesellschaft'ı ve değerlerini örnek teşkil edecek şekilde temsil etmekle kalmıyorlar; aynı zamanda araştırmacı, zanaatkar ve girişimci olarak teori ve pratik arasında erken bir köprü kuran Joseph von Fraunhofer'ın izinden de gidiyorlar. Doktora araştırmalarıyla Christopher Spiess, Christian Weber ve Anne-Sophie Munser, yeni içgörülerin endüstriye daha hızlı ve verimli bir şekilde ulaşmasını sağlayarak ülkemizin refahını güvence altına almaya yardımcı oluyorlar. Bunun için onlara teşekkürlerimi ve içten tebriklerimi sunuyorum!”

1.lik ödülü: Kuantum iletişiminin senkronizasyonu

İster 5G ağlarında, ister endüstriyel otomasyonda veya akıllı enerji şebekelerinde olsun, modern birbirine bağlı sistemler ancak hassas zamanlamayla senkronize edildiklerinde çalışabilirler. Kuantum iletişiminde bu hassasiyet özellikle kritiktir: Türbülans, titreşim veya sıcaklık dalgalanmalarından kaynaklanan en ufak sapmalar bile güvenli bilgi alışverişini bozabilir. Fraunhofer Uygulamalı Optik ve Hassas Mühendislik Enstitüsü'nden (IOF) Christopher Spiess, yeni bir senkronizasyon yöntemi geliştirdi. Ek senkronizasyon lazerlerine veya pahalı atom saatlerine güvenmek yerine, bu yöntem kuantum iletişimi sırasında zaten iletilen fotonları son derece hassas zamanlama referansları olarak kullanır. Sistem, fotonların varış zamanlarını analiz eder ve özel algoritmalar kullanarak gerçek zamanlı olarak bozulmaları telafi eder. Bu, pikosaniye hassasiyetinde kararlı bir ortak zamanlama sinyali oluşturarak, serbest uzay bağlantılarını önemli ölçüde daha sağlam hale getirir. 1,7 kilometrelik serbest uzay bağlantısı ve 70 kilometrelik fiber optik bağlantı üzerinde yapılan testler, kuantum bağlantılarının güvenilir bir şekilde stabilize edilebileceğini göstermektedir. Spiess'in doktora araştırmasından elde edilen bulgular, halihazırda çok sayıda ulusal ve Avrupa projesine ve ayrıca endüstriyel uygulamalara dahil edilmiştir. Kuantum iletişiminin ötesinde, bu yöntem telekomünikasyon, uydu iletişimi ve hassas ölçüm için yeni olanaklar açmakta ve gelecekteki kuantum altyapıları için kilit bir teknoloji olarak kabul edilmektedir.

2. sıra: Fotoakustik etkiyi kullanan yenilikçi iz gaz sensörleri

Yüksek karbondioksit ve azot dioksit konsantrasyonları, çoğu zaman farkında olmadan refahımızı bozabilir ve sağlığımıza zarar verebilir. Freiburg'daki Fraunhofer Fiziksel Ölçüm Teknikleri Enstitüsü'nde (IPM) Christian Weber, bu tür eser gazların büyük ölçekli, uygun maliyetli ve güvenilir bir şekilde izlenmesi için bir yöntem geliştirdi. Uzun zamandır kabul görmüş bir ölçüm prensibine dayanan yaklaşımı, çok düşük konsantrasyonlarda bile CO₂ ve NO₂'yi güvenilir bir şekilde tespit edebilen ve mevcut teknolojilerin maliyetinin çok daha düşük bir kısmına mal olan yeni nesil kompakt, enerji verimli gaz sensörlerinin temelini atıyor. Bu, fotoakustik etki sayesinde mümkün oluyor: Işık ses üretir ve bu sesin yoğunluğu gaz konsantrasyonu hakkında kesin bilgi sağlar. Weber, iç mekan hava izleme gibi uygulamalar için kompakt, enerji verimli ve düşük bakım gerektiren bir CO₂ sensörü ve patentli bir yöntem sayesinde özellikle düşük tespit limitlerine ulaşan ve dış etkilere karşı dayanıklı kalan yeni bir NO₂ sensörü geliştirdi. Kapalı alanlarda, tünellerde veya yer altı otoparklarında, tıbbi ortamlarda anestezi gazlarının izlenmesinde veya metan veya soğutucu gaz sızıntılarının tespitinde olsun: Bu sensörler, büyük, pahalı ve enerji yoğun ölçüm cihazlarının sınırlarına ulaştığı durumlarda özellikle iyi performans gösterir. Bu yenilik, halihazırda ondan fazla endüstriyel projeye entegre edilmiştir.

3. sıra: Bakterileri ve direnci daha hızlı tespit etme

Antibiyotik direnci, sağlık sistemimizin karşı karşıya olduğu en büyük zorluklardan biridir, ancak çoğu zaman çok geç tespit edilir. Fraunhofer Uygulamalı Optik ve Hassas Mühendislik Enstitüsü IOF'tan Anne-Sophie Munser, fotonikten bir ölçüm yöntemini hücre biyolojisine uyguladı. Bu yaklaşım, zararlı bakterileri tanımlamayı ve antibiyotiklerin etkinliğini mevcut yöntemlere göre çok daha hızlı bir şekilde belirlemeyi mümkün kılıyor. Açısal çözünürlüklü saçılan ışık analizi yardımıyla, zaman alıcı kültürleme işlemine gerek kalmadan çok az sayıda mikrobiyal hücreyi bile tespit edebiliyor. Teknoloji, tek tek hücreleri saniyenin çok küçük bir bölümünde tespit edebiliyor ve bakterilerin ve direnç modellerinin yaklaşık üç saat içinde belirlenmesine olanak tanıyor; bu da genellikle saatler hatta günler süren geleneksel tanı yöntemlerinden çok daha hızlı. Yöntemin ardındaki prensip, saçılan ışığın aydınlatılan nesnenin yapısal özellikleriyle yakından ilişkili olmasıdır. Bu, nanometre ölçeğine kadar yüzey pürüzlülüğünü ve hücresel yapıları ortaya çıkaran karakteristik bir ışık dağılımı üretir ve mikroorganizma türü ve agregasyon davranışı hakkında sonuçlar çıkarılmasına olanak tanır. Munser, çalışmalarıyla, çok kısa sürede binlerce örneği analiz edebilen, potansiyel laboratuvar çip çözümleri de dahil olmak üzere, kompakt yüksek verimli sistemlerin temellerini atıyor. Bu sayede antibiyotik dirençli patojenlerle mücadeleye hayati bir katkı sağlıyor. Bu yöntem, yalnızca tıp ve enfeksiyon biyolojisinde daha hızlı ve daha hassas teşhis için değil, aynı zamanda gıda ve içme suyunu izlemek için de kullanılabilir.

Hugo Geiger Ödülü

26 Mart 1949'da, Bavyera Ekonomi Bakanlığı bünyesinde, Devlet Sekreteri Hugo Geiger'in himayesinde Fraunhofer-Gesellschaft kuruldu. Fraunhofer'in 50. yıldönümü vesilesiyle, Bavyera Ekonomi, Bölgesel Kalkınma ve Enerji Bakanlığı, yeni nesil araştırmacı bilim insanları için Hugo Geiger Ödülü'nü başlattı. Her yıl üç araştırmacıya verilen ödül, Fraunhofer enstitüsüyle işbirliği içinde tamamlanmış uygulamalı araştırma alanındaki üstün doktora tezlerini onurlandırıyor. Bireysel ödüller 5.000, 3.000 ve 2.000 euro'dur. Başvurular, araştırma ve endüstri dünyasından temsilcilerden oluşan uzman bir jüri paneli tarafından değerlendirilir. Değerlendirme kriterleri bilimsel kalite, endüstriye uygunluk, özgünlük ve disiplinlerarası yöntemlerin kullanımıdır.

	YAZAR: Monika Landgraf Director of Corporate Communications Spokesperson for the President Fraunhofer-Gesellschaft