Wer sind Sie und an welchem Thema forscht ihre Nachwuchsgruppe?

Mein Name ist Mayra Garcés-Schröder und wir untersuchen Technologien der Chip-Prozessierung für die Fertigung aktiver und passiver mikro- und nanooptischer Elemente. Das sind zum Beispiel Arrays aus Galliumnitrid-basierten LEDs, chipintegrierten Lasern und Wellenleitern. Die Bearbeitung von Materialien wie Gallium- und Aluminiumnitrid ist aufgrund ihrer Eigenschaften oft herausfordernd. Wir beschäftigen uns mit der Untersuchung der verschiedenen notwendigen Fertigungsprozesse hinsichtlich ihrer Einflüsse auf die Material- und Komponenteneigenschaften und der Kompatibilität untereinander.

Welcher Forschungsfrage gehen Sie dabei konkret nach?

Wie können chemisch und mechanisch stabile Verbindungen wie Gallium- und Aluminiumnitrid schonend bearbeitet werden, sodass ihre für die Photonik hochinteressanten Eigenschaften erhalten bleiben und trotzdem herausfordernde Architekturen ermöglicht werden? Welche Materialien eignen sich für die Maskierung der Schichten in unterschiedlichen Prozessen und wie können wir die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit unserer Fertigungsprozesse steigern? Eine wichtige Frage ist auch die Vereinbarkeit unserer Fertigungsprozesse und Elemente mit denen anderer Disziplinen, um dort mit integrierter Optik einen Mehrwert zu schaffen.

Was begeistert Sie an dem Thema?

Die Entwicklung und Umsetzung innovativer Systemarchitekturen für verschiedene Anwendungen ist immer wieder spannend und fordert Kreativität und Offenheit für unkonventionelle Herangehensweisen genauso wie systematisches Arbeiten und kritische Analyse. Sich einen Lösungsweg für ein Prozessierungsproblem zu überlegen und am Ende im Rasterelektronenmikroskop – oft nach vielen Rückschlägen – als Ergebnis ein winziges, funktionsfähiges Bauelement zu sehen, finde ich sehr faszinierend.

Wie hilft Ihr Thema, die Grenzen des Messbaren zu verschieben?

Wir arbeiten an zwei verschiedenen Grenzverschiebungen.

Zum einen arbeiten wir darauf hin, dass kleine Lichtquellen direkt auf anderen Chips, zum Beispiel für Gassensorik, Partikeldetektion oder point-of-care-Diagnostik integriert werden können und Messgeräte dadurch viel breiter verfügbar sind. Somit wird es vorstellbar, sozusagen ein miniaturisiertes Labor mit in entlegene Gegenden zu nehmen und dort Analysen durchzuführen. Andererseits können durch die Miniaturisierung und Massenfertigung günstigere Sensoren entwickelt werden, die dann in großer Anzahl flächendeckend eingesetzt werden können.

Zum anderen arbeiten wir beispielsweise in interdisziplinären Projekten mit Biolog*innen und Pharmazeut*innen zusammen, die mit unseren Mikro-LEDs ganz lokal und damit sehr schonend Zellen oder sogar Zellbestandteile beleuchten können. Wenn die Zellen entsprechend vorbehandelt sind, können dadurch bestimmte Vorgänge angestoßen werden. So kann die Entstehung von Krankheiten oder der Wirkmechanismus von Medikamenten auf zellulärer Ebene untersucht werden.

Was macht die Mitarbeit im Exzellenzcluster QuantumFrontiers besonders?

QuantumFrontiers bündelt die Kompetenzen mehrerer Standorte und Disziplinen und das ermöglicht es den Mitgliedern zum einen, über den Tellerrand hinauszuschauen und auch Arbeitsgebiete kennenzulernen, denen sie sonst im Alltag nicht begegnen würden. Zum anderen ist die Vielfalt der dadurch zur Verfügung stehenden Ausstattung beeindruckend. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, sich mit anderen Mitgliedern des Clusters zu vernetzen und durch den wissenschaftlichen Austausch viel zu lernen. Die offenen Strukturen und der unkomplizierte Umgang innerhalb des Clusters erleichtern es, mit den anderen Wissenschaftlern ins Gespräch zu kommen und Ideen oder Herausforderungen zu diskutieren.