Das XRnanotech-Team im Reinraum. Quelle: XRnanotech

Das XRnanotech-Team im Reinraum. Quelle: XRnanotech

Nanostrukturen im Überblick. Quelle: XRnanotech

Nanostrukturen im Überblick. Quelle: XRnanotech

Das Unsichtbare sichtbar machen

Publiziert

XRnanotech ist ein Deep-Tech Spin-Off des Paul Scherrer Instituts mit der Vision, die Nanowelt sichtbar zu machen. Um dies zu erreichen, bietet XRnanotech einzigartige nanostrukturierte Optiken an, welche Röntgenmikroskopie auf der Nanoskala ermöglichen. Diese innovativen Röntgenlinsen haben die weltweit höchste Auflösung und ermöglichen es somit, tiefer in die Materie einzudringen als jemals zuvor und das bislang Unsichtbare sichtbar zu machen.

Die Röntgenmikroskopie spielt eine wesentliche Rolle bei der Untersuchung kleinster Objekte, wie Zellen, Proteinen und Viren, aber auch Mikrochips oder Nanomaterialien. Das Herzstück eines solchen Mikroskops ist die enthaltene Optik, welche hochpräzise sein muss, um bestmögliche Resultate zu erzielen. Mit derzeit verfügbaren Technologien sind kommerzielle Röntgenmikroskope auf eine Auflösung von 50 nm beschränkt. Dies stellt einen echten Engpass im Bereich der Mikroskopie dar – es hindert Forscher daran, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen, und Hightech-Unternehmen daran, ihr wahres Potenzial auszuschöpfen.

Weltrekord in der Fokussierung von Röntgenstrahlung
Um dieses Problem angehen zu können, sind neuartige Röntgenoptiken erforderlich. Der Grundstein für diese Entwicklung wurde bereits 2013 gelegt, als Dr. Florian Döring, Gründer von XRnanotech, einen Weltrekord aufstellte: mit einer Optik, welche einen Röntgenstrahl auf weniger als 5 nm fokussieren kann (Döring et al. 2013, Opt. Express 21, 19311-19323). Im Jahr 2017 kam Dr. Döring als Wissenschaftler ans Paul Scherrer Institut in Villigen und arbeitete im Labor für Mikro- und Nanotechnologie weiter an der Entwicklung innovativer Optiken. Dabei konnte er auf viel Know-how und bestehende Technologien zurückgreifen, um letztlich im Jahr 2020 XRnanotech als Spin-off des Paul Scherrer Instituts zu gründen.

Von der konventionellen zur nanostrukturierten Optik
Das Geheimnis der neuartigen Optiken, welche eine bis zu zehn Mal höhere Auflösung als konventionelle Optiken ermöglichen, liegt wiederum im Kleinen. Die Röntgenlinsen bestehen aus feinsten Nanostrukturen, welche in einem sehr präzisen Verfahren mittels Elektronenstrahllithografie hergestellt werden. Die ganze Herstellung erfolgt dabei in einem Reinraumlabor, da es zu keinerlei Verunreinigungen der feinen Strukturen kommen darf. Das Endprodukt ist dann ein 1x1 mm grosser Chip, auf welchem die Röntgenlinse aufgesetzt ist.

Die Viren und das Weltall
Die Anwendungsgebiete solcher nanostrukturierten Optiken sind vielfältig. Man kann sie beispielsweise verwenden, um Viren zu charakterisieren. So wurde die Struktur der Spike-Proteine von SARS-CoV-2 an einem Synchrotron, einer Art grossem Röntgenmikroskop, entschlüsselt. Potenzielle neue Medikamente können ebenfalls über dieses Verfahren analysiert werden. Aber auch bei der Untersuchung von Mikrochips oder in der laserbasierten Satellitenkommunikation können solche nanostrukturierten Optiken zum Einsatz kommen.

Nanostrukturen über Röntgenoptiken hinaus
Die Herstellung von Röntgenoptiken ist jedoch erst der Anfang der nanotechnologischen Möglichkeiten. Mittels der bei XRnanotech verfügbaren Technologien können noch viele weitere Nanostrukturen aus unterschiedlichsten Materialien hergestellt werden. So werden unter anderem Gold, Nickel, Silizium, Iridium und Diamant verarbeitet. Daraus entstehen dann optische Gitter oder Prüfobjekte zur Bestimmung der Auflösung von micro-CTs. Auch dreidimensionale Nanostrukturen aus Polymeren sind im Portfolio von XRnanotech zu finden.

Mit etwas Kleinem Grosses erreichen
Letztlich haben alle diese Dinge etwas gemeinsam: Sie ermöglichen einen Blick in die Nanowelt. Dort gibt es noch immer viel zu entdecken und neues Wissen zu generieren. Sowohl Forschungsgruppen als auch Hightech-Unternehmen auf der ganzen Welt können zukünftig von XRnanotechs Innovationen auf diesem Gebiet profitieren.

EVENTS

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Der IFM-Day der ZHAW findet als Begegnungstag für FM-Ausbildung und FM-Praxis statt.

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Datum: 11.-13. März 2025

Ort: Stuttgart (D)

Global Industrie

Midest - smart Industries - Industrie - Tolexpo - die weltweit grössten Fachmessen für die Industriezulieferwirtschaft

Datum: 11.-14. März 2025

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Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

Datum: 17.-18. März 2025

Ort: Berlin (D)

Hannover Messe

Transfoming Industry Togheter

Datum: 31. März-04. April 2025

Ort: Hannover (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 06.-08. Mai 2025

Ort: Nürnberg (D)

LABVOLUTION

Europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows

Datum: 20.-22. Mai 2025

Ort: Hannover (D)

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Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 03.-06. Juni 2025

Ort: Genf (CH)

CosmeticBusiness

Entdecken Sie innovative Verpackungslösungen für eine nachhaltige Zukunft der Kosmetikindustrie

Datum: 04.-05. Juni 2025

Ort: München (D)

The Pharma Days

Die Pharma Days (TPD) sind eine Veranstaltung unter Ausschluss der Öffentlichkeit, die Zusammenarbeit, Innovation und Geschäftswachstum vorantreiben soll.

Datum: 04.-05. Juni 2025

Ort: Genf (CH)

Automatica

Die Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 24.-27. Juni 2025

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse und Kongressfür Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 24.-27. Juni 2025

Ort: München (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 02.-04. September 2025

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Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

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Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

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Ort: Berlin (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 23.-25. September 2025

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Datum: 23.-25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

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Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

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Die Messe für Instandhaltung und Services

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Eine globale Gemeinschaft zur Förderung der menschlichen Gesundheit.

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Messe und Kongress für Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit

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Die Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement.

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

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Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

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Die Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 26.-27. November 2025

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Führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft

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The Future of Packaging Technology

Datum: 28.-29. Januar 2026

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B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des globalen Wasserkreislaufs

Datum: 04.-06. Februar 2026

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Weltleitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

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Internationale Leitmesse für technische Textilien und Vliesstoffe

Datum: 21.-24. April 2026

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Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 21.-24. April 2026

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Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

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Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 07.-13. Mai 2026

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Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 20.-21. Mai 2026

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Fachmesse für Industrieautomation

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Networking. Forum. Aussteller

Datum: 23.-24. September 2026

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Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 23.-24. September 2026

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Weltleitmesse für Bildverarbeitung

Datum: 06.-08. Oktober 2026

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Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 10.-13. November 2026

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ALL4PACK EMBALLAGE

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 23.-26. November 2026

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Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 01.-03. Dezember 2026

Ort: Düsseldorf (D)

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Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 14.-18. Juni 2027

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Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 09.-17. Mai 2028

Ort: Düsseldorf (D)

Bezugsquellenverzeichnis