Am 23. Januar 2025 hat Professor Simon Stellmer vom Physikalischen Institut der Universität Bonn bedeutende Fortschritte in der Entwicklung von hochpräzisen Ringlaserkreiseln, auch bekannt als Gyroskope, bekannt gegeben. Diese neuen Messinstrumente sind in der Lage, langsame Erdrotationen und feine Bewegungen von Bauwerken zu erfassen. Stellmer erläutert, dass das Projekt „GyroRevolutionPlus“ nicht nur die Messgenauigkeit verbessert, sondern auch weitreichende Anwendungsmöglichkeiten eröffnet, insbesondere in der Vorhersage von Naturkatastrophen wie Erdbeben und Erdrutschen sowie in der Überwachung der Stabilität großer Bauwerke, einschließlich Brücken und Staudämme.
Die Entwicklungen basieren auf fortschrittlichen Forschungsarbeiten in der Quantenphysik, die sich auf die Herstellung hochsensibler Drehsensoren konzentrieren. Während bisherige Gyroskope bei sehr kleinen Drehraten an ihre Grenzen gestoßen sind, zeigen die neuen Technologien vielversprechende Fortschritte. Stellmer und sein Team betreiben Hochpräzisionsgyroskope in verschiedenen Bauformen, darunter ein beeindruckendes Exemplar mit den Maßen von 4×4 Metern.
Proof of Concept und Marktentwicklung
Im Rahmen der ERC Proof of Concept-Förderung wird der Fokus auf die Entwicklung kleiner, robuster Drehsensoren gelegt, die außerhalb des Labors getestet werden. Ziel ist es, standardisierte Drehsensoren für die Messung von Bodenbewegungen in Bohrlöchern zu schaffen. Um die Machbarkeit dieser Innovation zu überprüfen, erhielt Stellmer zum zweiten Mal einen „Proof of Concept Grant“. Diese erneute Förderung folgt auf erste Erfolge mit einer Proof-of-Concept-Finanzierung im Jahr 2023, bei der die Machbarkeit des Ansatzes nachgewiesen, eine Marktanalyse durchgeführt und Patentanmeldungen eingereicht wurden. Die Bemühungen sollen 2025 in der Gründung eines Unternehmens gipfeln, das sich der Vermarktung der neuen hochpräzisen Gyroskop-Technologie widmet.
Sandra Speer, Leiterin des Transfer Centers enaCom, hebt hervor, dass die Technologie ein großes Marktpotenzial besitzt und eng mit innovativen Forschungsprojekten verbunden ist. Das Transfer Center unterstützt Initiativen, die sich mit der praxisnahen Anwendung solcher Technologien beschäftigen und begleitet Gründungsprojekte wie das von Stellmer.
Ein Blick auf Quanten-Gyroskope
Die zugrunde liegende Technologie, die bei Quanten-Gyroskopen Anwendung findet, basiert auf den Prinzipien der Quantenmechanik, darunter Superposition und Verschränkung. Diese Eigenschaften ermöglichen eine genauere Messung und eröffnen neue Wege in der Messtechnik. Quanten-Gyroskope nutzen atomare Interferometer zur Messung von Rotationen und sind somit in der Lage, extrem kleine physikalische Größen mit außergewöhnlicher Genauigkeit zu erfassen. Die Integration solcher Technologien könnte nicht nur die Navigation revolutionieren, sondern auch erhebliche Fortschritte in der Erdbebenforschung ermöglichen.
Die Notwendigkeit, traditionelle mechanische und optische Gyroskope aufgrund ihrer begrenzten Präzision zu ersetzen, wird durch die Entwicklungen im Bereich Quanten-Technologien deutlich. Diese neuen Gyroskope bieten Möglichkeiten in diversen Anwendungsbereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Marine- und Landnavigation sowie in der präzisen Zeiterfassung. Angesichts der Herausforderungen in Bezug auf Stabilität, Kosten und Miniaturisierung wird die weitere Forschung in Materialwissenschaft und Nanotechnologie als entscheidend erachtet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Initiative „GyroRevolutionPlus“ unter Stellmers Leitung ein bedeutender Schritt in Richtung präziser Messinstrumente darstellt, die das Potenzial haben, sowohl die Wissenschaft als auch industrielle Anwendungen zu transformieren. Wissenschaftler und Unternehmen sind nun gefordert, an der gemeinsamen Vision zu arbeiten: die Schaffung eines marktreifen Produkts, das sowohl in der Forschung als auch im praktischen Einsatz Anwendung findet.
Für weitere Informationen zu den Entwicklungen im Bereich der Gyroskope, mehr über Proof of Concept und seine Bedeutung, sowie die Grundlagen und Anwendungen von Quanten-Gyroskopen, besuchen Sie die Seiten von Universität Bonn, Upsilon IT und Schneppat.