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Startschuss für FET-Open-Projekte: Visionäre Forschung an Biokatalysatoren, Nanostrukturen und ultraschneller Informationsverarbeitung

13.10.2020 | News+Stories | TU Graz news | Forschung | Banner Fokus TU Graz | Medienservice

Von Susanne Eigner

An der TU Graz wird in den nächsten Jahren an Zellfabriken für die industrielle Algenbiotechnologie, an einem Rapid Prototyping-Ansatz für Mikro- und Nanodevices und an neuen Paradigmen für ultraschnelle Informationsverarbeitung gearbeitet.

Robert Kourist, Anna Maria Coclite, Robert Legenstein und Francesco Greco freuen sich über die Förderung ihrer Forschungsarbeit im EU-Programm FET-Open. © Lunghammer - TU Graz

Mit visionären Ideen in den Herbst: An der TU Graz starten gleich drei Forschungsprojekte in der FETOpen-Förderlinie, die den revolutionären technologischen Durchbruch als Ziel hat. „FET Open-Projekte der EU werden extrem kompetitiv vergeben. Es ist schon ein Glücksfall ein FET-Open Projekt zu bekommen, aber gleich drei gleichzeitig ist schon fast ein Jackpot. Gefördert werden nur sehr visionäre Projekte mit langfristigem Potential und großer industrieller Wirkung. Es ist bemerkenswert und erfreulich, dass die TU Graz gleich drei Projekte aus unterschiedlichen Stärkefeldern in der FET Open-Linie starten kann. Ich gratuliere allen Beteiligten und wünsche viel Erfolg. Noch mehr bin ich aber auf die Ergebnisse gespannt“, so Horst Bischof, Vizerektor für Forschung der TU Graz. Das Gesamtvolumen der drei Projekte beträgt 9,4 Mio. Euro, davon entfallen knapp 1,5 Mio. Euro an die TU Graz.

Biokatalysatoren in Blattform

Eine neue Generation an Biokatalysatoren scharrt in den Startlöchern. Cyanobakterien, auch Mikroalgen genannt, sind wegen ihrer Fähigkeit zur chemischen Nutzung von Licht vermehrt ins Zentrum des Interesses gerückt. Das Prinzip von algenbasierten Biokatalysatoren ist so einfach wie erstaunlich: Mit gezielt in die Mikroalge eingeschleusten Enzymen lässt sich die Energie der Photosynthese zur Herstellung neuer Chemikalien nutzen. Das FET Open-Projekt FuturoLEAF entwickelt eine Licht-getriebene Festkörperzellfabrik; neue chemische Stoffe werden emissionslos und umweltfreundlich durch Photosynthese produziert. FuturoLEAF orientiert sich an der Natur und verbindet gleichzeitig Nanotechnologie mit Zell-Engineering, wie Robert Kourist vom Institut für Molekulare Biotechnologie der TU Graz erklärt: „Wir bringen die Cyanobakterien in eine Matrix ein, die die Architektur eines natürlichen Pflanzenblattes abbildet. Damit können wir uns die Prinzipien der Anatomie und die Funktion von Pflanzenblättern in der Photosynthese für neuartige Bioreaktoren zunutze machen: optimale Lichtausnutzung bei maximalem Schutz der Zellen“. So sollen in absehbarere Zukunft Polymere und Pharmastoffe umweltfreundlich hergestellt werden können.

Diese Forschung ist an der TU Graz im Field of Expertise „Human & Biotechnology" verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten der TU Graz.

FuturoLEAF - Leaf-inspired nanocellulose frameworks for next generation photosynthetic cell factories
Laufzeit: 3 Jahre
Partner:
Aalto University (Finnland)
Centre national de la recherche scientifique, CNRS (Frankreich)
University of Turku (Finnland)
VTT Technical Research Centre of Finland (Koordinator)
CyanoBioTech (Deutschland)

5D-Direktdruckverfahren für Mikro- und Nanodevices

Winzig klein und doch bedeutend: Als miniaturisierte Bauteile oder Geräte haben Mikro- und Nano-Elektromechanische Systeme (kurz MEMS/NEMS) einen enormen Einfluss auf viele technische Disziplinen. Dennoch ist das tatsächliche Potenzial dieser Bauteile weitgehend unerforscht. Das liegt unter anderem an der zeitintensiven und sehr teuren Entwicklung. „Komplexe 3D-Strukturen können mit derzeitigen Standard-Fabrikationstechniken nicht maßgeschneidert hergestellt werden“, führt Francesco Greco vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz aus. Er und seine Institutskollegin Anna Maria Coclite sind Teil des FET Open-Projekts 5D-NanoPrinting, das darauf abzielt, diese Einschränkungen zu überwinden und MEMS/NEMS mehr Gestaltungsspielraum zu verschaffen. „Wir wollen einen innovativen integrierten technologischen Ansatz etablieren, der auf einem Zwei-Photonen-3D-Direktdruckverfahren basiert. Dieses Rapid Prototyping soll ein neuartiger Goldstandard für Mikro- und Nanotechnologien werden, ähnlich dem, was der 3D-Druck für Fertigungstechnologien darstellt“, erklärt Coclite. Der Ansatz basiert auf neuen Funktionsmaterialien, die über einen Zwei-Photonen-Prozess polymerisierbar sind und gezielte funktionelle Eigenschaften haben. Speziell interessant wird diese Technologie für das Rapid Prototyping, um neue Prinzipien und Konfigurationen vor dem endgültigen Design des MEMS/NEMS zu testen, weiters für die Herstellung von komplexen 3D-Geräten oder von anpassbaren Geräten sowie für die Produktion von ganz spezifischen MEMS/NEMS wie etwa Hörprothesen, in entsprechend geringer Stückzahl.

Diese Forschung ist an der TU Graz im Field of Expertise „Advanced Materials Science" verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten der TU Graz.

5D NanoPrinting - Functional and Dynamic 3D Nano- MicroDevices by Direct Multi-Photon Lithography
Laufzeit: 4 Jahre
Partner:
Consiglio Nazionale delle Ricerche, CNR (Italien)
Istituto Italiano di Tecnologia, IIT (Italien; Koordinator)
University of Groningen (Niederlande)
Trinity College Dublin (Irland)
ST-Microelectronics (Italien)
Projektwebsite: https://www.5dnanoprinting.eu

Ultraschnelle Recheneinheiten nach „dendritischem“ Prinzip

Ultraschnell, sicher und energiesparend: Die zunehmenden Anforderungen an die Datenverarbeitung erhöhen gleichzeitig den Bedarf an Hochgeschwindigkeits-, Echtzeit- und Niedrigenergie-Berechnungen. Das erfordert auch völlig neue Hardwarekonzepte. Im FET Open-Projekt ADOPD entwickeln die beteiligten Forschungsgruppen ultraschnelle Recheneinheiten, die auf Glasfasertechnologien basieren und nach den Prinzipien der Informationsverarbeitung im Gehirn funktionieren. Robert Legenstein vom Institut für Grundlagen der Informationsverarbeitung der TU Graz erklärt: „Solche Informationsverarbeitung findet in unserem Gehirn statt, und zwar von Neuronen in ihren baumartigen (dendritischen) Verzweigungen. Diese dendritische Informationsverarbeitung ist hoch verdichtet, läuft parallel und ermöglicht auch nichtlineare Berechnungen. Und das wollen wir auf neuartige, hochmoderne Computer-Hardware übertragen“. Die Berechnungseigenschaften werden zunächst modelliert und in einem zweiten Schritt auf optische Systeme, bestehend aus Faseroptik sowie anderen optischen Komponenten, übertragen. Für den ersten Prototyp kommt die bewährte Singlemode-Fasertechnologie zum Aufbau einer optisch-dendritischen Einheit (ODU) zum Einsatz. Von dort aus geht man zu modernsten Multimode-Fasern über, um einen volloptischen zweiten, kompakteren Prototyp eines dendritischen Baumes mit deutlich höherer Rechenleistung zu erhalten.

Diese Forschung ist an der TU Graz im Field of Expertise „Information, Communication and Computing" verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten der TU Graz.

ADOPD - Adaptive Optical Dendrites
Laufzeit: 3 Jahre
Partner:
Spanish National Research Council, CSIC (Spanien)
Georg-August-Universität Göttingen (Deutschland; Koordinator)
University of the Balearic Islands (Spanien)
Leoni Fiber Optics GmbH (Deutschland)

FET Open: Neue und künftige Technologien

Die Programmlinie FET (Future and Emerging Technologies) des EU-Forschungsförderungsprogramms Horizon 2020 fokussiert auf kooperative Forschung, die nach technologischen Durchbrüchen strebt und große gesellschaftliche oder industrielle Wirkung erzielen. FET Open ermöglicht als eine der drei FET-Förderlinien (neben FET Proactive und FET Flagships) themenoffen neue visionäre Ideen mit langfristigem Potenzial zu entwickeln und Forschungsgruppen zu etablieren. Ziel von FET-Open-Projekten ist ein "early lab demonstrator" bzw. ein "proof of principle/proof of concept" einer neuen Technologie. FET Open-Projekte haben eine Fördersumme von ca. 3 Millionen Euro, mit einer durchschnittlichen Laufzeit von 3 Jahren und einem Konsortium von mindestens drei Partnerorganisationen, meist besteht ein Konsortium aus 3 bis 6 beteiligten Einrichtungen. Weitere Informationen bietet zum Beispiel die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG hier in einer Programmbeschreibung.

Kontakt

FuturoLEAF:
Robert KOURIST, Univ.-Prof. Dr.rer.nat.
Tel.: +43 316 873 4071, kouristnoSpam@tugraz.at

5D NanoPrinting:
Francesco GRECO, Dr. Dott.
Tel.: +43 316 873 8471, francesco.greconoSpam@tugraz.at

ADOPD:
Robert LEGENSTEIN, Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.
Tel.: +43 316 873 5824, leginoSpam@igi.tugraz.at