Ob Krebsforschung oder Recycling – Quanten schaffen Erkenntnis

Deutschland unterstützt zahlreiche bahnbrechende Forschungsvorhaben für die nächste Generation der Quantentechnologie. Drei Beispiele: 

Quantengravimeter: Wie viel Grundwasser gibt es? 

Der Klimawandel führt zu immer längeren Trockenperioden. Das betrifft auch das Grundwasser, das in Deutschland für bis zu 70 Prozent des genutzten Trinkwassers steht. Um die Pegelstände beim Grundwasser zu messen, werden derzeit vor allem Messbrunnen genutzt. Das Projekt Atomaqua entwickelt einen sogenannten Quantengravimeter, mit dem die Neubildung des Grundwassers leichter verfolgt und analysiert werden kann. Die Ergebnisse sind hochpräzise. So kann sehr genau der Stand des Grundwassers ermittelt und eine nachhaltige Bewirtschaftung im Agrarbereich erreicht werden. 

Batterien-Recycling in Windeseile 

Der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien ist hoch. Die für die Batterien notwendigen Rohstoffe sind aber selten, manche gibt es in Deutschland und Europa gar nicht. Durch kluges Recycling können sie aus alten Batterien wiedergewonnen werden. Das Projekt X@Line hat das Ziel, die Verfahren mithilfe von Quantentechnologie deutlich zu vereinfachen und zu beschleunigen. Es werden wichtige Materialanteile direkt während des Batterierecyclings gemessen. Damit entfällt der Schritt, Materialien in Labore zu schicken. Der bisherige Zeitaufwand von mehreren Tagen kann so auf weniger als zehn Minuten reduziert werden. X@Line kombiniert zwei Röntgenanalyse-Verfahren zu einem neuen Messverfahren. Damit können Anteile von Lithium, Mangan, Kadmium, Kobalt und Graphit gemessen werden und die Rohstoffe anschließend wieder in die Produktion neuer Batterien eingeführt werden. 

Neue Messmethode im Kampf gegen Krebs 

Im Kampf gegen Krebs ist eine frühzeitige Diagnostik der Erkrankung wichtig. Die nächste Generation der Quantentechnologie ermöglicht eine neuartige Mikroskopie. Das spektral auflösende Bildgebungsverfahren verspricht, bereits frühzeitig Krebszellen zu entdecken. Das Projekt QEED nutzt dabei Licht im mittleren Infrarot, um mikroskopische Untersuchungen von Gewebeproben mithilfe von Quantensensorik zu machen. Sie soll helfen, eine Krebserkrankung früher zu erkennen. Die Gewebeproben müssen dafür anders als bisher nicht eingefärbt werden und die Dauer der Messung beträgt gerade Mal zwei Minuten. Durch die erwartete Vereinfachung kann das System leicht in klinische Abläufe integriert werden.