Fraunhofer-Institut für
Angewandte Polymerforschung IAP
Fraunhofer-Institut für
Angewandte Polymerforschung IAP

Wir erleuchten Ihre Zukunft.

Quantenmaterialien

 

CANdots

 

Halbleiter-Nanopartikel
im sichtbaren und NIR Bereich

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Syntheseentwicklung | Aufskalierung

Synthesewege für Anwendungen
im kommerziellen Maßstab

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Display | Beleuchtung

 

Quantenmaterialien als
maßgeschneiderte Emitter

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Sensorik

 

Optoelektronische und
chemische Sensorik

 

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Produkt-
Authentifizierung

Innovative Produktkennzeichnung
detektierbar mit Smart Devices

 

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Medizinische
Anwendungen

Quantenmaterialien als Biomarker

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CANdots

 

Wir bieten Halbleiter-Nanopartikel mit intensiver Fluoreszenz im sichtbaren und NIR-Bereich an. Dank langjähriger Expertise können wir Quantum Dots (Quantenpunkte) passgenau für vielzählige Anwendung herstellen. Wir stellen dabei sicher, dass die Nanopartikel im Anschluss an FuE-Projekte in ausreichenden Mengen für die Kommerzialisierung verfügbar sind. Eine Standard-Serie basierend auf Fraunhofer CAN-Technologie ist kommerziell unter dem Namen CANdot weltweit erhältlich.

Was sind CANdots?

 

Aufbau

  • anorganischer Kern aus Halbleitermaterial legt Emissionswellenlänge fest
  • meist anorganische Hüllen erhöhen
    die Stabilität
  • Ligandenhülle aus organischen Molekülen beeinflusst Dispergierbarkeit der Nanopartikel

Kundenspezifische Anpassungen

  • alle drei Teile des Aufbaus können für Ihre Bedürfnisse angepasst werden

CANdot Serie A

  • CdSe-basierte Partikel
  • für den VIS-Bereich
     

CANdot Serie B

  • Cd-freie Partikel
  • für den VIS-Bereich
     

CANdot Serie C

  • PbS-basierte Partikel
  • für den NIR-Bereich

Leistungen

 

Kundenspezifische Lösungen |
Emissionswellenlänge, Stabilität, Ligandenhülle kompatibel mit gewünschtem Prozess

Scale-up | Syntheseverfahren für Quantum Dots, z. B. Übertragung auf proprietäre Flussreaktortechnologie (CANflow)

Charakterisierung | umfangreiche Charakterisierung von Quantum Dots, u. a. TEM, Quantenausbeute, TGA

Normen | Entwicklung von Quantenmaterialien zur Erfüllung von Normen, z. B. RoHS oder EuPIA

Beratung

Anwendungen 

  • Display, Beleuchtung, Color Converter, qLED, polarisierte Emitter (VIS)
  • Sensorik, z. B. Color Converter (NIR)
  • Sicherheitsmerkmale, z. B. unklonbares Additiv in Tintenformulierungen

Kooperation

Physikalische Chemie der Universität Hamburg, insbesondere mit dem Arbeitskreis von Prof. Horst Weller

Wir  stellen sicher, dass die Partikel zur Kommerzialisierung auch im Anschluss an FuE-Projekte verfügbar sind.

 

Syntheseentwicklung und Aufskalierung

Für unsere Kunden entwickeln wir Syntheseprozesse für Quantenmaterialen, im speziellen für Quantum Dots. Wir optimieren etablierte Synthesewege und skalieren diese für kommerzielle Anwendungen auf.

CANflow

Proprietäre Flussreaktor-Technologie zur QD-Synthese

  • volle Automatisierung des Prozesses
  • Inline-Charakterisierung für schnelle Optimierung
  • einzigartige Reproduzierbarkeit
  • Aufskalierung des Durchsatzes für industrierelevante Produktionsvolumina
  • Sicherheit durch Automatisierung und kleine Reaktionsvolumina
  • einfaches Scale-up für schnellen Markteintritt

Charakterisierung

  • Absorptions- und Emissionsspektroskopie
  • direkte Quantenausbeutemessungen
  • Fluoreszenzlebensdauerbestimmung
  • Thermogravimetrie (TGA)
  • Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
  • dynamische / statische Lichtstreuung
  • Feldflussfraktionierung (AF4)
  • Elementgehaltbestimmung (Cd, Pb)

Leistungen

 

Kundenspezifische Lösungen ǀ Syntheseprozesse für bessere Produktionsqualität, Einbringung von QDs in verschiedene Formulierungen und Matrixmaterialien
 

Aufskalierung ǀ Synthesen bis in den kg-Bereich
 

Regulatorische Anpassungen ǀ Entwicklung normengerechter Quantenmaterialien (RoHS, EuPIA)
 

Beratung

Display und Beleuchtung

 

Die am Fraunhofer CAN entwickelten Quantum Dots sind hervorragende Emitter für Displays und Beleuchtungskonzepte. Unsere eindimensionalen Quantum Rods (Quantenstäbchen) erweitern zudem durch polarisierte Emission das Anwendungsspektrum.

QD in Farbkonvertern

  • Emission auf Basis von Photolumineszenz: Anregung der Emission über die Absorption von kurzwelligen Photonen
  • Synthese von geeigneten Quantenmaterialien mit Emissionsbanden im sichtbaren Spektralbereich
  • Anpassung der Ligandenhülle für individuelles Dispersionsverhalten
  • Einbringen von Quantenmaterialien in Monomer sowie Polymermatrizes

QD in qLEDs

  • Emission auf Basis von Elektrolumineszenz: Anregung der Emission erfolgt über die Injektion von Ladungsträgern
  • Synthese von geeigneten Quantenmaterialien mit Emissionsbanden im sichtbaren Spektralbereich
  • photostrukturierbare Nanokomposite
  • Modifikation der Ligandenhülle für effektiven Ladungstransport
  • Aufbau prototypischer qLEDs (Labormuster)

Leistungen


Kundenspezifische Lösungen ǀ Quantenmaterialien als Emitter
 

Breite Anwendbarkeit ǀ Emissionsbanden im VIS/NIR-Spektralbereich
 

Ligandenmodifikation ǀ Anpassung für den jeweiligen Prozess
 

Strukturierung ǀ photostrukturierbare Nanokomposite, Tinten, Photolacke
 

Einbettung ǀ Komposite mit Quantenmaterialien für Polymerbauteile
 

Analytik ǀ optisch, mikroskopisch


Beratung

Polarisierte
Emission     

  • elongierte Quantum Rods (QR) emittieren polarisiertes Licht
  • parallel ausgerichtete QR-Filme ermöglichen Herstellung direkt polarisierter emittierender Lichtquellen

Farbgüte

  • hohe Farbgüte durch schmale
    Emissionsbanden
  • variabel einstellbare Emissionswellenlänge über gesamten VIS/NIR-Bereich
  • Partikel optimiert für grüne/rote Emission zur Sicherstellung eines großen Farbraums

Wir  stellen sicher, dass die Partikel zur Kommerzialisierung auch im Anschluss an FuE-Projekte verfügbar sind.

 

Sensorik

 

Unsere Nanopartikel bieten ein großes Potenzial für Anwendungen im Bereich der Sensorik – vom Absorber für Photodetektoren über Emitter für optische Spektroskopie bis hin zur Funktionalisierung chemischer Sensoren oder der Herstellung von Chemiresistoren. Wir synthetisieren maßgeschneiderte Nanopartikelsysteme und entwickeln prototypische Sensoren.

Halbleiter-
nanopartikel

 

  • variabel einstellbare optoelektronische Eigenschaften durch Größenquantisierung (spektrale Absorption/Emission)
  • Absorber (neuartige Photodetektoren)
  • Emitter (Lichtquellen in Sensorik, photo-/elektrolumineszenter Betrieb/qLED)
  • vielfältige Anwendung im NIR-Bereich
  • tintenbasierte Abscheidung (Spin-Coating, Ink-Jet, etc.)

 

Metall-Nanopartikel

 

  • maßgeschneiderte Nanopartikel zur Funktionalisierung von MOX-Sensoren
  • Metallnanopartikel-Komposite für die Herstellung von Chemiresistoren
  • einstellbare Selektivitäten
  • Chemiresisitoren
  • tintenbasierte Abscheidungsverfahren (Spin-Coating, Ink-Jet Printing, etc.)

Leistungen

 

Nanopartikel für Sensorik | Syntheseprozesse, Charakterisierung, Skalierung
 

Funktionalisierung | Nanopartikel, Design der Ligandenhülle
 

Nanopartikel-Komposite | Formulierungen, Optimierung von Abscheidungsprozessen
 

Nanopartikelbasierte Sensoren | Integration von Nanopartikeln und Nanopartikel-Kompositen, prototypische optoelektronische und chemische Sensoren 


Beratung

Aktuelle Projekte

TUNARR  | Tunable Emitter Arrays for Miniaturized NIR Spectrometry

MISEL | QD-basierte Photodioden für neuromorphe Bildgebungssysteme

FunkyNano | Metallnanopartikel zur Funktionalisierung chemischer MOx-Sensoren

 

Anwendungen

  • miniaturisierte Sensoren für Smart und IoT Geräte
  • medizinische Diagnostik, z. B. Atemanalytik
  • Smart Farming
  • Lebensmittelanalytik

Wir  stellen sicher, dass die Partikel zur Kommerzialisierung auch im Anschluss an FuE-Projekte verfügbar sind.

 

Produkt-Authentifizierung

Für Sicherheitsanwendungen wie die Authentifizierung von Produkten oder die Absicherung und Rückverfolgung von Lieferketten, setzen wir speziell designte fluoreszente Quantenmaterialien ein. Wir schaffen cyber-physische Systeme, die Produkte einzigartig kennzeichnen und mittels Smart Devices verifiziert werden können.

Track & Trace

 

Die Nachfrage zur Rückverfolgbarkeit von Lieferketten auf Basis von Barcodelösungen wächst stetig. Herkömmliche Barcodes sind leicht zu kopieren, leicht zu fälschen und zudem von Datenbanken abhängig.

Wir entwickeln neuartige cyber-physikalische Labelsysteme für die Rückverfolgung und Produktauthentifizierung mittels Smart Devices.

Kreislaufwirtschaft

 

Der Bedarf nach einer genauen Rückverfolgbarkeit in der Kreislaufwirtschaft steigt. Eine ressourcenschonende Kreislaufwirtschaft benötigt ein smartes Monitoring von Stoffströmen.

Wir entwickeln cyber-physische Systeme für einen intelligenten und vernetzen Recyclingsprozess.

Leistungen

 

Kundenspezifische Labelsysteme ǀ Label mit spezifischen Fluoreszenzmerkmalen


Tintenentwicklung ǀ Anpassung der Ligandenhülle zum Einbringen in die gewünschte Tintenformulierung oder Matrix


Einzigartige und sichere Produktkennzeichnung


Beratung 

Labelsysteme

  • Sicherheitslabel: offen, verdeckt,
    forensisch
  • Verifizierung mit Smart Devices
  • kein Ausbleichen, geringe Kosten
  • Fluoreszenz: 400–2000 nm
    Lebensdauer: 10 ns–10 µs

SmartID

Unsere Lösung für verifizierbare und resiliente Lieferketten!

zum Projekt

Wir  stellen sicher, dass die Partikel zur Kommerzialisierung auch im Anschluss an FuE-Projekte verfügbar sind.

 

Medizinische Anwendungen

Die einzigartigen Eigenschaften der Quantum Dots – breite optische Anregbarkeit, schmale Emissionsbanden und hohe Stabilität – nutzen wir auch für medizinische Anwendungen. Im Bereich der medizinischen Diagnostik entwickeln wir beispielsweise kundenspezifische Bio-Marker.

Phasentransfer

 

  • Kompatibilität hydrophober Quantum Dots mit wässrigen Systemen
  • hohe Stabliltät aufgrund quervernetzter Kapselhüllen
  • hohe Reproduzierbarkeit mittels Mikrofluidprozessführung
  • Kopplung an Kapseln über funktionelle Gruppen der Polyethylenglycol-Hülle möglich
  • optimierte Polymerhülle zur Minimierung unspezifischer Wechselwirkungen

 

 

Multiplexing

 

  • Absorptionscharakteristik von QD erlaubt simultane Anregung verschiedener Emissionsfarben
  • schmale Emissionsbanden ermöglichen Trennung einzelner Signale
  • Multiplexing innerhalb eines Farbkanals mittels unterschiedlichen Fluoreszenzabklingzeiten möglich
  • ausgezeichnete Photostabilität der QDs erlaubt hohe Anregungsintensitäten

Leistungen

 

Kundenspezifische Lösungen ǀ Quantenmaterialen als Emitter
 

Flexibler Detektionsbereich ǀ Emissionenswellenlängen im VIS- und NIR-Bereich (biologisches Fenster)

Phasentransfer ǀ Überführung hydrophober Quantenmaterialien in wässrige Medien

Analytik ǀ Charakterisierung mittels optischer Spektroskopie, Lichtstreuung, Feldflussfraktionierung und Mikroskopie

Beratung