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Projekt
Messplatz zur Quantensensorik mit Farbzentren im Festkörper
Fachliche Zuordnung
Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung in 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 462567933
Der Fokus meiner Forschung ist im Bereich der Quantensensorik mit Farbzentren im Festkörper. In diesem Forschungsbereich sollen innerhalb der nächsten vier Jahre zwei Projekte auf dem beantragten Messplatz durchgeführt werden. Im ersten Forschungsprojekt soll der Ladungszustand von Batteriezellen aus Elektrofahrzeugen mit Nitrogen-Vacancy-Zentren im Diamanten untersucht werden. Im aktuellen Stand der Technik werden für die Bestimmung des Ladungszustands einer Batterie im Elektrofahrzeug überwiegend Hall-Sensoren und Smart-Shunt-Sensoren verwendet. Beide Technologien besitzen jedoch Messfehler bis zu 3,75 % bei einem Stromfluss von wenigen µA bis zu 2500 A. Daraus resultiert eine signifikante Abweichung bei der Integration des Stroms, was wiederum zu einem Fehler von durchschnittlich ± 5 % bei der Bestimmung des Ladungszustands führt. Aufgrund dieses Fehlers wird ein Sicherheitsaufschlag bei der Vorhersage der Reichweite des Elektrofahrzeugs und bei den Ladevorgängen verwendet. Um dieses Problem zu lösen, soll in diesem Forschungsprojekt das erste Mal der Ladungszustand eines Batteriesystems für Elektrofahrzeuge mit dem Nitrogen-Vacancy-Zentrum untersucht werden. Das Nitrogen-Vacancy-Zentrum im Diamanten ist ein hochsensitiver Magnetfeld-Quantensensor, der den Ladungszustand von Batteriesystemen um einen Faktor 1000 genauer bestimmen soll als im aktuellen Stand der Technik möglich ist.Das zweite Forschungsprojekt fokussiert sich auf den Bereich der Medizin sowie Biologie. Eine der größten Herausforderungen unserer Gesellschaft im Gesundheitswesen ist die Heilung von Tumorerkrankungen. Speziell im Bereich der Neurochirurgie werden aktuell drei Methoden zur Unterscheidung von Tumorgewebe und gesundem Gewebe eingesetzt: -Magnetresonanztomographie -Fluoreszenzgestützte Tumorentfernung -Pathologische DiagnostikAlle drei hier aufgeführten Methoden bieten keine In-Vivo-Live-Informationen während einer Operation, ob das komplette Tumorgewebe entfernt worden ist. Das Nitrogen-Vacancy-Zentrum im Diamanten besitzt durch die nachgewiesene Nano-MRI Funktionalität die Möglichkeit, kleinste Gewebeproben zu unterscheiden. Dies erlaubt dem Chirurgen eine In-Vivo-Live-Information bzgl. des Gewebetyps, sodass er während der Operation unabhängig von der Krebserkrankung eine permanente Information erhält, welches Gewebe gesund oder karzinös ist.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Messplatz zur Quantensensorik mit Farbzentren im Festkörper
Gerätegruppe
5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
Antragstellende Institution
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
