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AMO startet drei neue FET Open Projekte

Ein großer Erfolg für AMO und das Aachen Graphene & 2D Materials Center

FET Open fördert als ein sehr wettbewerbsfähiges Förderprogramm im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 gemeinsame internationale Projekte, die auf fundamentale Durchbrüche für neue Technologien abzielen. Das Programm ist offen für alle Wissenschaften und Disziplinen, daher übersteigt bei jeder Ausschreibung die Anzahl der Einreichungen das verfügbare Budget deutlich. In der Ausschreibung von Januar 2019 konnte AMO in Kooperation mit dem Aachen Graphene & 2D Materials Center äußerst erfolgreich drei bewilligte Projekte gewinnen.

Von den insgesamt 400 im Januar 2019 eingereichten FET-Open-Anträgen konnten nur 53 gefördert werden, 45 davon betrafen deutsche Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Nur fünf dieser geförderten Projekte werden in Deutschland koordiniert, zwei davon von AMO. Darüber hinaus ist AMO zusammen mit der RWTH Aachen in einem dritten Projekt aktiv.

Eines der beiden von AMO koordinierten Projekte ist POSEIDON. Dieses Projekt wird sich einer großen Herausforderung stellen, vor der die Silizium-Nanophotonik heute steht – die Realisierung einer in einen Silizium-Mikrochip integrierten (kosten-) effizienten Lichtquelle. Ein solches Bauteil wird einen großen Einfluss auf eine schneller werdende und energieeffizientere Datenübertragung haben, wodurch die Verlustleistung in Rechenzentren drastisch reduziert werden kann. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, hat sich AMO mit einem internationalen und sehr interdisziplinären Konsortium aus sechs Forschungsgruppen aus Deutschland, Spanien und Großbritannien sowie einem KMU aus Tschechien zusammengeschlossen.

Gemeinsam werden sie eine neue technologische Plattform für die Integration aktiver kolloidaler Komponenten in photonische und elektronische Geräte entwickeln. „Eine solche neue Technologie wird nicht nur für die optische Datenübertragung, sondern auch für kostengünstige und energieeffiziente Sensoren für industrielle und biomedizinische Anwendungen wegweisende Möglichkeiten eröffnen“, sagt Anna Lena Giesecke, Gruppenleiterin für Nanophotonik bei AMO und Projektkoordinatorin von POSEIDON.

Das zweite von AMO koordinierte Projekt ist ORIGENAL, das einen radikal neuen Ansatz vorschlägt, um die Anzahl der Transistoren auf einem Chip weiter zu erhöhen. „Die Idee an sich ist relativ einfach“, sagt Daniel Neumaier, Gruppenleiter der Gruppe Graphene and 2D Materials bei AMO und Projektkoordinator von ORIGENAL. „Was wir tun wollen ist, die Eigenschaften bestimmter zweidimensionaler Materialien zu nutzen, um extrem dünne integrierte Schaltungen auf einem Dünnfoliensubstrat zu realisieren und dann das Substrat als Origami zu falten, um bis zu tausend Schaltungen übereinander zu legen.“

Auch wenn die Idee einfach erscheint, die Umsetzung ist es nicht. ORIGENAL stützt sich auf die Expertise von vier verschiedenen Forschungsgruppen in Deutschland, Österreich, Italien und Finnland und auf einen stark interdisziplinären Ansatz, der Beiträge aus den Bereichen Materialwissenschaften, Elektrotechnik und Maschinenbau, Physik und Chemie umfasst. Der Nutzen dieses Aufwandes kann enorm sein. Mehr Transistoren auf einem Chip bedeuten komplexere und leistungsfähigere Bauelemente, insbesondere für Anwendungen wie Neuromorphic Computing, die auf dicht miteinander verbundenen Architekturen basieren, wie sie in ORIGENAL angestrebt werden.

Das dritte Projekt ist WiPLASH und zielt darauf ab, die einzigartigen Leitungseigenschaften von Graphen zu nutzen, um die Machbarkeit und das Potenzial der drahtlosen On-Chip-Kommunikation aufzuzeigen. Dies könnte ein echter Durchbruch zur Steigerung von Parallelität und Energieeffizienz in Hardwarearchitekturen sein. Die Strategie besteht heute darin, mehrere, spezialisierte Rechen- und Speichereinheiten eng in eine einzige Architektur zu integrieren. Dieser Ansatz leidet jedoch unter der inhärenten mangelnden Flexibilität der derzeitigen Methoden zur Verbindung der verschiedenen Einheiten.

WiPLASH wird als Pionier der drahtlosen On-Chip-Kommunikation fungieren, um diesen Engpass zu umgehen und architektonische Plastizität zu schaffen. „Unser oberstes Ziel ist die Entwicklung von graphenbasierten Schaltungsblöcken für miniaturisierte, abstimmbare und ultrahohe drahtlose Kommunikation“, sagt Renato Negra, Professor für Hochfrequenzelektronik an der RWTH Aachen und Partner von WiPLASH. „Wir wollen rekonfigurierbare Chip-Scale Front-Ends auf Basis dieser Schaltungen demonstrieren und die Leistungsfähigkeit dieses Ansatzes in mindestens einer Schlüsselanwendung unter Beweis stellen.“

„ORIGENAL und WiPLASH sind zwei Beispiele dafür, wie die Forschung an zweidimensionalen Materialien radikal neue Technologielinien erschließen kann, die dazu beitragen, die technologische Führung Europas zu stärken“, sagt Max Lemme, wissenschaftlicher Direktor von AMO. „Diese beiden Projekte stehen auch im Einklang mit der Vision des Aachen Graphene & 2D Materials Centers, das als eine Art Inkubator für solche neuen Ideen fungiert, zumindest für den Aachener Teil.“ Sowohl Lemme als auch Negra gehören zu den Gründungsmitgliedern des Zentrums, das die komplementären Kompetenzen und Einrichtungen der Aachener Spitzenforschungsgruppen im Bereich der zweidimensionalen Materialien bündelt, um die Lücke von der Grundlagenforschung zur Anwendung zu schließen.

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