Fraunhofer-Zentrum Erfurt

Interdiziplinäre Forschung für Zukunftsmärkte

Als Standort kollaborativer Forschung verbindet das Fraunhofer-Zentrum Erfurt (FZE) die Kompetenzen der Fraunhofer-Institute für Photonische Mikrosysteme IPMS, für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sowie für Zelltherapie und Immunologie IZI.
Gemeinsam entwickeln wir kunden- und anwendungsspezifische Lösungen für Zukunftsmärkte wie Gesundheit, Analytik, Sicherheit und Kommunikation und verbinden optische, mikroelektronische und zellbasierte Technologien zu integrierten Systemen für Forschung und Anwendung.

Hände halten eine quadratische Quantenquelle, welche Silberfarben ist. Darauf zu erkennen sind rote Laserstrahlen — © Fraunhofer IOF
Quelle für hochsichere Quantenkommunikation.

Quadratischer Chip, mit mehreren Schichten. — © Fraunhofer IPMS
Mikromechanischer Flächenlichtmodulator zur strukturierten Beleuchtung in der Mikroskopie.

Hände halten vor einem Computerdisplay 3 Behälter mit verschiedenfarbigen Flüssigkeiten und einen sauch mit Spritze, welcher in die Behälter geführt wird. — © Fraunhofer IZI
Analyse volatiler metabolischer Fingerprints mittels GC-IMS.

Veranstaltungs-Highlights

»Lange Nacht der Wissenschaften am FZE«

Am 6. November haben Begeisterte der Naturwissenschaften Gelegenheit Forschung live zu erleben. Wir freuen uns auf Ihren Besuch!

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Forschungsschwerpunkte

Mikrophotonik

Die Mikrophotonik nutzt Lichtwellenlängen im Mikrometerbereich, um biologische Strukturen auf symbiotische Weise zu erfassen. Anwendungen reichen von hochauflösenden Bildgebungsverfahren über spektrale Analysen bis hin zu optischen Sensoren für Biomaterialien. Sie ermöglicht präzise, nicht-invasive Messungen in Forschung, Diagnostik und Materialforschung, indem Lichtwechselwirkungen mit Zellen, Geweben und Oberflächen detailliert beschrieben und quantifiziert werden.

Quantenoptik & -kommunikation

In der Quantenoptik erlauben die physikalischen Phänomene der Superposition und Verschränkung einzelner Lichtteilchen neue Anwendungen. Diese Anwendungen umfassen sichere Schlüsselverteilung (QKD), hochpräzise Sensorik, Metrologie und quantenkonforme Kommunikationsnetze. Die Technologien ermöglichen robuste, fehlerresistente Informationsübertragung, neue Sicherheitskonzepte und Messgenauigkeit jenseits klassischer Grenzen. In Forschung, Industrie und Infrastruktur eröffnen sich damit neue Möglichkeiten für Datenintegrität, Synchronisation und leistungsfähige Netzwerke.

Zell- & Biomaterialanalyse

Die Zell- und Biomaterialanalyse verbindet mikroskopische Bildgebung, molekulares Profiling und Materialcharakterisierung, um Zellzustände, Interaktionen und Oberflächenreaktionen zu verstehen. Anwendungen reichen von zellbasierten Tests und Biomaterial-Design über Gewebeaufbau bis hin zur Therapieforschung. Die Methoden liefern quantitative Hinweise zu Zelldichte, Morphologie, Signalwegen und Materialeigenschaften, erhöhen die Reproduzierbarkeit in Forschung und Industrie und unterstützen Diagnostik, Arzneimittelentwicklung und regenerative Medizin.

Optische Systemtechnik

Optische Systemtechnik befasst sich mit der Konzeption, Integration und Optimierung komplexer optischer Systeme, fokussiert auf Trajektorien, Strahlführung, Sensorik Interfaces und System-Level-Verifikation. Typische Ansätze umfassen die Integration von Optik in Sensorik Module, die Systemintegration von Mechanik, Elektronik und Optik sowie Wafer-Level Packaging und die Feinabstimmung von Abbildungs- und Messpfaden. Anwendungen reichen von Praxissensorik über medizinische Bildgebung bis zu industriellen Mess- und Prüfsystemen.

Mikroelektronik

Mikroelektronik umfasst die Entwicklung kleiner, leistungsstarker Bauelemente und Schaltungen. Fokus liegt auf Halbleitertechnologien, Packaging und Systemintegration, um effiziente, kostengünstige Elektronik für Automotive, Industrie 4.0 und Konsumgüter zu ermöglichen. Ergänzend werden fortschrittliche Fertigungsverfahren, Qualitätssicherung, Zuverlässigkeitstests und neueArchitekturen für Sensorik, Rechenleistung und Energieeffizienz vorangetrieben. Anwendungen reichen von Mikroprozessoren bis hin zu spezialisierten System-on-Chip-Lösungen.

Biophotonik & Medizintechnik

Die Biophotonik kombiniert Optik, Biologie und Medizin, um biologische Prozesse sichtbar zu machen und klinische Anwendungen zu unterstützen. Typische Felder sind bildgebende Diagnostik, lasergestützte Therapien, optische Sensorik und Echtzeit-Monitoring von Gewebe. Ziel sind nicht-invasive, präzise Diagnostik und therapeutische Innovationen mit sicheren, reproduzierbaren Ergebnissen für Forschung, Patientenversorgung und personalisierte Medizin. NeueInstrumente, Plattformen und Datenanalysen beschleunigen die translationale Forschung und den Transfer in klinischen Anwendungen.

Kooperation mit Partnerinstituten

Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF

Ein Mensch im Laborkittel steht vor einer Anlage und arbeitet an Bildschirmen. — © Fraunhofer IOF
Anlage zur Mikromontage von optischen Komponenten und Ankopplung an photonischintegrierte Schaltkreise.

Forschung und Entwicklung von photonischen Quantentechnologien:
Am Fraunhofer-Zentrum Erfurt (FZE) entsteht der zentrale Knotenpunkt für die Quantenkommunikation in Deutschland. Im Rahmen verschiedener Aktivitäten und Projekte erweitern wir gemeinsam mit unseren Projektpartnern die bereits bestehende Quantenkommunikationsinfrastruktur vom FZE zum Fraunhofer IOF in Jena bis nach Berlin und Frankfurt.
Aufbau- und Verbindungstechnik für Photonik:
Wir bieten innovative Lösungen für die Integration photonischer Systeme mit höchster Präzision. Dazu gehören Technologien der Montage wie Handhabung, Ausrichtung und Fügen. Unsere Kompetenz im Bereich der Fügetechnologien reicht von Klebeverbindungen und Laserstrahllöten bis hin zum CO₂-Laserschweißen.

Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI

Zellkultur und Tumor‑Mikromilieu:
Wir etablieren 2D‑/3D‑Modelle unter hypo‑ bis normoxischen Bedingungen und begleiten Wirkstofftests mit Live‑Analytik – für robuste, vergleichbare Ergebnisse.
Zell‑ und Gewebeanalytik:
Von schonender Gewebedissoziation über Durchflusszytometrie, Färbungen und Mikroskopie und ELISA bis zur Kryokonservierung liefern wir valide Daten von der Probe bis zum Report.
Phänotypisierung & metabolische Fingerprints:
Markierungsfreie Hochdurchsatz‑Screenings der Zellmechanik und Morphologie (RT‑DC) sowie GC‑IMS‑VOC‑Profile unterstützen Biomarker‑Entdeckung, Therapie‑Monitoring und Qualitätskontrolle.
Mikrofluidik & Biofunktionalisierung:
3D‑Druck von Mikrofluidik‑Chips, Plasma‑Aktivierung und Biomolekül‑Konjugationen (z. B. Antikörper, DNA, Proteine) ermöglichen maßgeschneiderte Assays und Biosensorik.

Eine Person arbeitet im Reinraum und hält verschiedene Gegenstände in der Hand. — © Fraunhofer IZI
Moderne Laboranalytik für innovative Lösungen in der Biomedizin.

Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS

Eine Person sitzt vor einem Bildschirm und hält ein Steuerungsgerät in der Hand. Sie zeigt eif dem Bildschirm, darauf zu sehen ist eine hügelige graue Oberfläche. — © Fraunhofer IPMS
Konfokales MEMS-basiertes Laserscanning-Mikroskop mit hoher Auflösung zum Einsatz in der Tumor-Diagnostik.

Integrierte Biophotonik:
Entwicklung photonisch integrierter Schaltkreise (PICs) auf Siliziumnitridbasis auf 200-mm-Wafern (Standort Dresden). Am FZE liegt der Schwerpunkt auf PIC-basierter Sensorik für biomolekulare Analysen.
MEMS und optische MEMS (MOEMS):
Entwicklung siliziumbasierter MEMS- und MOEMS-Sensoren und -Aktoren auf 200-mm-Wafern (Standort Dresden). Am FZE liegt der Schwerpunkt auf der Integration in photonische Systeme und biomedizinische Anwendungen.
Mikroelektronik für Sensorsysteme:
Entwicklung mikroelektronischer Bauelemente zur Ansteuerung von Sensor- und Aktorsystemen auf 200- und 300-mm-Wafern (Standort Dresden) als Grundlage integrierter Sensorsysteme.

Zusammenarbeit und Kontakt

Sie planen Projekte in den Bereichen Mikrophotonik, Quantenkommunikation, Zell- und Biomaterialanalyse, Biophotonik, Medizintechnik oder Mikroelektronik?

Das Fraunhofer-Zentrum Erfurt unterstützt Sie bei der Entwicklung und Umsetzung Ihrer Anwendungen – von der Idee bis zum einsatznahen System. Kontaktieren Sie uns gern für weitere Informationen.