Von QuantenverschlĂŒsselung bis Sensor fĂŒrs Handy: ein Einblick in den Exzellenzcluster PhoenixD
Der Exzellenzcluster PhoenixD (Photonics, Optics, and Engineering â Innovation Across Disciplines) hat erfolgreich die Bewilligung fĂŒr seine zweite Förderphase erhalten und wird ab Januar 2026 fĂŒr weitere sieben Jahre mit einer Millionenförderung unterstĂŒtzt. Diese Entscheidung unterstreicht die besondere Position Hannovers in dieser Zukunftstechnologie und ist Teil des herausragenden Erfolgs der Leibniz UniversitĂ€t Hannover, die mit drei bewilligten Exzellenzclustern nun den Weg zur ExzellenzuniversitĂ€t einschlagen kann.
Ein kurzer Ăberblick zu PhoenixD
PhoenixD vereint mehr als 150 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus sechs Fachgebieten: Maschinenbau, Physik, Elektrotechnik, Informatik, Mathematik und Chemie. Gemeinsam erforschen sie die Manipulation und Detektion von Laserlicht mit dem Ziel, optische PrĂ€zisionsgerĂ€te schnell und kostengĂŒnstig zu entwickeln. Diese Forschung ermöglicht bahnbrechende Anwendungen in der medizinischen Diagnostik, der Lebensmittelproduktion sowie der Telekommunikation und Quantenkommunikation.
In den vergangenen Jahren hat sich in Hannover ein dynamisches Ăkosystem fĂŒr Optik- und Photonikforschung entwickelt. Mit dem Laser Zentrum Hannover und dem im Bau befindlichen ForschungsgebĂ€ude OPTICUM entsteht in Marienwerder ein eigener Optik-Campus. Neben der Leibniz UniversitĂ€t Hannover sind weitere Institutionen an PhoenixD beteiligt: die TU Braunschweig, das Max-Planck-Institut fĂŒr Gravitationsphysik, die Physikalisch-Technische Bundesanstalt und das Laser Zentrum Hannover.
Optik und Photonik sind SchlĂŒsseltechnologien des 21. Jahrhunderts: Optische Glasfasern bilden das RĂŒckgrat des Internets und der Mobilfunknetze, optische Sensoren und hochauflösende Kameras sind Voraussetzung fĂŒr autonomes Fahren, und Laser ersetzen in der Medizintechnik zunehmend das Skalpell. PhoenixD lotet systematisch die Möglichkeiten der Digitalisierung fĂŒr neuartige optische Systeme sowie deren Fertigung und Anwendung aus und wird in den kommenden sieben Jahren das internationale Kompetenznetzwerk weiter ausbauen
Im Interview: Prof. Dr. Uwe Morgner, Sprecher von PhoenixD
Prof. Dr. Uwe Morgner, Sprecher des Excellenzclusters PhoenixD
Von Demonstratoren zum OPTICUM: Meilensteine und neue Perspektiven fĂŒr die kohĂ€rente Zusammenarbeit
PhoenixD geht nun in die zweite Förderrunde der Exzellenzstrategie. Was waren aus Ihrer Sicht die gröĂten wissenschaftlichen Meilensteine der ersten Förderperiode â und worauf liegt der Fokus in der kommenden Phase?
Prof. Morgner: Zentrale Meilensteine waren die Realisierung funktioneller Demonstratoren, mit denen wir unsere Forschung auf den Punkt bringen konnten. Diese Demonstratoren zeigen eindrucksvoll die interdisziplinĂ€re Zusammenarbeit im Cluster: Beispielsweise haben unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Demonstrator fĂŒr QuantenverschlĂŒsselung entwickelt, bei dem Quantenphysik, Ingenieurwissenschaften und weitere Fachrichtungen Hand in Hand arbeiten. Ein weiteres Highlight ist ein Laser, der zum Mond fliegen wird, sowie ein Sensor, den man auf das Smartphone stecken kann, um FlĂŒssigkeiten zu testen â etwa fĂŒr Bluttests, Drogenscreenings oder zur Erkennung von Tumormarkern.
Das Besondere ist, dass wir die Kompetenzen zusammengebracht haben, die nötig sind, um solche komplexen Systeme zu bauen. Diese interdisziplinÀre Arbeit wird in der zweiten Förderphase konsequent weitergetrieben.
Ein wichtiger Baustein der zweiten Förderphase ist der Neubau des OPTICUM, das explizit fĂŒr PhoenixD entworfen und gebaut wird. Dort werden verschiedene Professuren, GroĂgerĂ€te und Kompetenzen an einem Ort zusammengefĂŒhrt, die bisher quer ĂŒber den Campus der LUH verteilt waren. In der ersten Förderphase hat sich alles gefunden â in der zweiten erwarten wir einen noch besseren Output durch diese rĂ€umliche NĂ€he.
Unser Ziel ist es, die Optikforschung nachhaltig in Hannover zu etablieren. Um das OPTICUM in der Sciences Area in Marienwerder gibt es genug Platz fĂŒr die Ansiedlung weiterer innovativer Firmen. Industriekooperationen werden so erleichtert und intensiviert. Es werden viele neue Projekte entstehen â allein in der ersten Förderphase haben wir zusĂ€tzlich zur Clusterförderung 150 Millionen Euro durch weitere Drittmittel eingeworben.
Die siebenjĂ€hrige Förderung gibt uns Planungssicherheit, und die Mittel können flexibel eingesetzt werden â fĂŒr Personal, GerĂ€te und mehr. Aktuell arbeiten 120 Mitglieder in PhoenixD. Es ist die Kunst, Synergien zu wecken, um einen echten Mehrwert zu schaffen. DafĂŒr helfen beispielsweise drei- bis viertĂ€gige Retreats, um in den Kontakt zu kommen â solche Austauschformate sind das Allerwichtigste. Eine weitere Idee, die wir verfolgen, ist es, ein groĂes Sprachmodell auf den Veröffentlichungen von PhoenixD zu trainieren, um damit eine gemeinsame Wissensbasis zu schaffen.
Wichtig ist uns auch, dass wir uns diversifizieren, damit wir ĂŒber die jetzt zugesagte Förderung hinaus erfolgreich sind und weitere Projekte auf den Weg bringen können.
Zukunftstechnologien im Fokus: Von QuantenverschlĂŒsselung bis Biomedizin
Optische PrĂ€zisionsgerĂ€te sind zentrale Bausteine vieler Zukunftstechnologien. Welche konkreten Anwendungen â etwa in der Medizin oder Quantenkommunikation â sind derzeit besonders vielversprechend?
Prof. Morgner: Ein vielversprechendes Anwendungsfeld ist die QuantenverschlĂŒsselung, an der wir intensiv arbeiten. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Biosensorik und Biobildgebung, fĂŒr die wir beispielsweise neue Röntgenquellen entwickeln. Ein Trakt im neuen OPTICUM wird speziell dafĂŒr ausgerĂŒstet, um mit Röntgenstrahlung arbeiten zu können â fĂŒr Biophotonik und Bioimaging, aber auch Batteriehersteller haben groĂes Interesse an hochauflösender Durchleuchtung. Die neue Röntgentechnik hilft hier entscheidend weiter, da die aktuelle Technik zu langsam ist â laserbasierte Quellen sind hier die bessere Option. Weitere wichtige Themen sind Beleuchtungstechnik und Fernerkundung.
Der Optik-Campus: Sichtbarkeit schaffen und Talente gewinnen
Mit dem OPTICUM entsteht ein eigener Optik-Campus in Marienwerder. Welche neuen Möglichkeiten eröffnet dieses Forschungsumfeld â auch im Hinblick auf die Nachwuchsförderung und internationale Sichtbarkeit?
Prof. Morgner: Die Sichtbarkeit ist entscheidend, um hervorragende Forschende nach Hannover zu ziehen und gegen andere Forschungsschwerpunkte zu konkurrieren. Bereits in der ersten Phase ist es aufgrund der exzellenten Rahmenbedingungen und der vielfÀltigen Kooperationsmöglichkeiten gelungen, neue Professorinnen und Professoren aus der ganzen Welt nach Hannover zu berufen.
Das OPTICUM wird auch helfen, die Studierendenzahlen zu verbessern. Der Cluster unterstĂŒtzt uns dabei, Kinder und Jugendliche fĂŒr unsere Forschungsthemen zu begeistern â beispielsweise durch das LeibnizLab, das SchĂŒlerforschungszentrum und das freiwillige wissenschaftliche Jahr, ein einzigartiges Projekt, das wie ein freiwilliges soziales Jahr gehandhabt wird.
Hannovers Alleinstellungsmerkmal: Schulterschluss zwischen Natur- und Ingenieurwissenschaften
Wie wichtig ist Ihrer Meinung nach der Standort Hannover fĂŒr den Aufbau eines internationalen Zentrums fĂŒr Photonikforschung? Und welche Rolle spielt das entstehende Ăkosystem mit Partnerinstitutionen dabei?
Prof. Morgner: Hannover hat das Alleinstellungsmerkmal, dass es hier einen echten Schulterschluss zwischen Naturwissenschaften und Ingenieurwissenschaften gibt. An anderen Optik-Standorten ist man meist nur in einem Bereich vertieft. Hannover ist fĂŒhrend in Deutschland â im DFG-Förderatlas nehmen wir eine Spitzenposition in der Optik ein.
Die Optik ist ein sehr guter Ansatz, um verschiedene Fachbereiche miteinander zu verbinden, und genau das macht den Standort so wertvoll fĂŒr die internationale Photonikforschung.
BrĂŒckenschlag zur Industrie: 30 Jahre Erfahrung im Technologietransfer
Die Verbindung von Grundlagenforschung und industrieller Anwendung ist oft ein Balanceakt. Wie gehen Sie im Cluster mit der Ăbersetzung wissenschaftlicher Erkenntnisse in praxisrelevante Technologien um?
Prof. Morgner: Das Laser Zentrum Hannover gibt es bereits seit ĂŒber 30 Jahren mit dem expliziten Ziel, die Forschung in die Industrie zu bringen. Es ist unser Vehikel, um diesen Transfer zu realisieren. Das Zentrum verfĂŒgt ĂŒber ein groĂes bestehendes Netzwerk, was es sehr effizient macht, den BrĂŒckenschlag zwischen Wissenschaft und Wirtschaft zu vollziehen.
Quantenforschung mit Licht: Einzelphotonen als SchlĂŒsseltechnologie
2025 ist das Internationale Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie. Welcher Aspekt der Quantenwissenschaften spielt in Ihrem Cluster in der Forschung eine herausragende Rolle?
Prof. Morgner: Die Forschung mit Einzelphotonen spielt eine herausragende Rolle in unserem Cluster. Wir arbeiten an Einzelphotonenquellen, Optoakustik und Einzelphotonensensorik. Dabei besteht eine enge Zusammenarbeit mit dem Exzellenzcluster QuantumFrontiers, zum Beispiel bei der Entwicklung einer chipbasierten Atomuhr â einer âatomic clock on a chipâ.
Systemdenker statt Fachidioten: Methodenkompetenz fĂŒr die Zukunft
Was wĂŒrden Sie jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern raten, die sich fĂŒr Forschung an der Schnittstelle zwischen Physik, Technik und Informatik interessieren? Welche FĂ€higkeiten werden kĂŒnftig besonders gefragt sein?
Prof. Morgner: Wir fĂŒhren regelmĂ€Ăig GesprĂ€che mit Industrievertretern darĂŒber, welche FĂ€higkeiten fĂŒr kĂŒnftige Industrieforscherinnen und -forscher besonders wertvoll sein werden. Eine zentrale Erkenntnis: Wir brauchen keine âFachidiotenâ, sondern Leute mit Systemkompetenz â Menschen, die in der Lage sind, ganze Systeme zu ĂŒberblicken. Ein gutes Beispiel ist die 5D-Photonik, die die drei rĂ€umlichen Dimensionen mit Zeit und VirtualitĂ€t vereint.
Mein Rat ist: Man muss weiterdenken, ĂŒber den Tellerrand schauen und sich breit aufstellen. Unser Masterstudiengang âOptische Technologienâ ist beispielsweise darauf ausgelegt, auf einem Physik- oder Maschinenbau-Bachelor aufzusetzen. Diese Breite soll in der Ausbildung bewusst abgebildet werden.
Schauen Sie nach links und rechts, um auch von anderen Disziplinen zu lernen, die nicht direkt in Ihrem Curriculum stehen. Beim Studium muss es mehr um Methodenkompetenz gehen und weniger um die reinen Inhalte â das ist der SchlĂŒssel zum Erfolg in der interdisziplinĂ€ren Forschung.
Wir danken Herrn Prof. Dr. Morgner sehr fĂŒr den spannenden Einblick in den Exzellenzcluster PhoenixD!
Neugierig geworden? Hier sind noch ein paar Literaturempfehlungen
Wollen Sie sich weiter in die Themengebiete vertiefen, die in PhoenixD bearbeitet werden? Dann wollen wir ihnen natĂŒrlich passende Literatur aus dem Bestand der TIB an die Hand geben:
Einen Ăberblick zu den Exzellenzclustern der Leibniz UniversitĂ€t Hannover finden Sie im Beitrag von Esther Tobschall: Exzellente (Quanten)Forschung an der Leibniz UniversitĂ€t Hannover
Wir haben auch Interviews mit den Sprecher:innen die beiden anderen Exzellenzcluster der LUH gefĂŒhrt:
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