Für seine bahnbrechenden Ideen zur Energieversorgung autonom arbeitender Mikrosysteme warb Dr. Minshen Zhu den ersten „ERC Starting Grant“ für die TU Chemnitz ein – und das gleich mit der Maximalsumme von 1,5 Millionen Euro. Der Wissenschaftler positionierte sich mit seiner Idee unter mehr als 4.000 Anträgen im Spitzenfeld der Bewilligten dieser renommierten EU-Forschungsförderung.
Dr. Minshen Zhu nimmt zum 1. Februar 2022 die Arbeit an seinem ERC-geförderten Projekt am Zentrum für Materialien, Architekturen und Integration von Nanomembranen MAIN der TU Chemnitz in enger Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Oliver G. Schmidt auf. Prof. Schmidt ist Inhaber der Professur für Materialsysteme der Nanoelektronik sowie designierter wissenschaftlicher Direktor des Zentrums MAIN. Er leitet zudem im Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden das Institut für Integrative Nanowissenschaften und ist Träger des Leibniz-Preises, des wichtigsten Forschungsförderpreises in Deutschland.
Dr. Zhu ist auf dem Gebiet der Batterieforschung bereits mehrere Jahre erfolgreich in der Arbeitsgruppe von Prof. Schmidt am Leibniz-Institut tätig. „Mit Minshen Zhu gewinnen wir einen absoluten Spitzenmann in der Nanotechnologie und Batterieforschung“, freut sich Oliver Schmidt und ist sicher, dass mit der Einwerbung des ersten europäischen ERC Grants für die TU Chemnitz die wissenschaftliche Exzellenz am Forschungszentrum MAIN auf internationaler Ebene konsequent ausgebaut werden kann.
„Durch den ERC Grant stehen nun ausreichend Mittel bereit, um die Herausforderungen bei der Integration von Hochleistungsbatterie-Materialien in Mikrofabrikationsverfahren und parallel die Integration winziger On-Chip-Batterien für Smart-Dust-Technologien zu bewältigen. Das Forschungszentrum MAIN der TU Chemnitz verfügt über eine ganze Reihe hochmoderner Forschungsgeräte und begabte Menschen im Bereich der Mikrosystemtechnik, die mich dabei unterstützen werden, die Hürden bei der Entwicklung von Hochenergie-Batterien zu überwinden, die in Serie produziert und in winzige Systeme integriert werden können“, sagt Zhu.
In seinem Projekt will Zhu winzige Batterien für sogenannte „Smart Dust“- Anwendungen entwickeln, die zum Beispiel die Energie für intelligente Mikrosysteme und Mikroroboter liefern. Eine solche Batterie, die um ein Vielfaches kleiner als ein Millimeter im Durchmesser ist, existiert derzeit nicht. Zhu plant, Techniken aus der herkömmlichen Batterieherstellung auf die Mikro- und Nanometerskala zu übertragen und extrem dünne Schichtsysteme zu winzigen zylindrischen Batterien auf einer Mikrochip-Oberfläche aufzuwickeln. Damit fügt sich dieses Projekt perfekt in die Thematik des europaweit einzigartigen Forschungszentrums MAIN an der TU Chemnitz ein, das international führend im Bereich der Erforschung und Entwicklung flexibler Nanomembranen agiert.
Hintergrund: „Smart Dust“-Technologie
„Smart Dust „gehört zu den vielversprechendsten Zukunftstechnologien der Mikro- und Nanoelektronik. Denn mit „Smart Dust“, frei übersetzt als intelligenter Staub bzw. Wolke winziger Computer, soll eine Vielzahl von bisher nicht realisierbaren Aufgaben übernommen werden, insbesondere bei der Nutzung und Überwachung von industriellen Anlagen, Maschinen und landwirtschaftlichen Flächen, im Katastrophenschutz, aber auch in der Medizin. Besonders visionär sind mögliche Anwendungen im menschlichen Körper, wie zum Beispiel die engmaschige Überwachung von Organfunktionen.
Damit diese mikroelektronischen Systeme möglichst frei und dauerhaft arbeiten können, ist eine stabile Energieversorgung erforderlich. Allerdings gehört die selbstständige und integrierte Energieversorgung eines solchen mikroelektronischen Systems mittels einer Batterie noch zu den ungelösten Aufgaben. Dabei besteht eine besondere Herausforderung darin, dass konventionelle Batterietypen wie Lithium-Ionen-Batterien so kleinskaliert nicht infrage kommen. Vielmehr müssen völlig neue Batterietypen erforscht werden, die idealerweise direkt von Anfang an in das System integriert sind. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer solchen „On-Chip-Batterie“.
Hintergrund: ERC Starting Grant 2022
Grants des European Research Councils (ERC) werden nur für besonders herausragende Forschungsideen sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben. Für die aktuelle Förderrunde, die erstmals im Rahmen des Programms „Horizon Europe“ ausgeschrieben wurde, waren über 4.000 Anträge eingegangen. Davon wurden nur 397 bewilligt, wovon 72 auf Deutschland entfallen – darunter der Antrag von Dr. Minchen Zhu. Die Förderung bescheinigt den Geförderten die Exzellenz ihres Vorhabens und ist ein Ausweis dafür, dass sie zu den Besten ihres Faches gehören.
Zur Person: Dr. Minshen Zhu
Minshen Zhu hat Materialwissenschaften und Maschinenbau in Peking und Hong Kong studiert. 2017 wurde er an der City University of Hong Kong promoviert und wechselte anschließend in die Gruppe von Prof. Dr. Oliver G. Schmidt am Leibniz IFW Dresden. Zhu wurde 2020 und 2021 von der renommierten Stanford University zu den zwei Prozent der weltweit meistzitierten Forscher innerhalb seines Fachgebietes gezählt.
