Der bayerische Wirtschaftsstaatssekretär Tobias Gotthardt überreichte die Auszeichnungen im Rahmen des Fraunhofer-Netzwert-Symposiums am Abend in München: »Die Preisträger und die Preisträgerin haben mit ihren visionären Ideen auf ganz unterschiedlichen Forschungsfeldern Spitzenleistungen erbracht – ob in der Quantenkommunikation, der Sensorik oder der Biomedizin. Der Hugo-Geiger-Preis ist dafür die verdiente Anerkennung. Die prämierten Arbeiten zeichnen sich dabei nicht nur durch wissenschaftliche Exzellenz aus, sondern bieten auch großes Potenzial in der Anwendung und damit für wirtschaftlichen Erfolg. Damit wird einmal mehr deutlich, welche Bedeutung Fraunhofer als Innovationspartner für die Unternehmen in Bayern und Deutschland zukommt.«
Holger Hanselka, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, betont: »Exzellente Forschung, die wirkt. Dafür steht Fraunhofer und dafür steht der Hugo-Geiger-Preis. Die Preisträgerin und die Preisträger verbinden wissenschaftliche Tiefe mit einem klaren und konsequenten Blick für die Anwendung. Damit repräsentieren sie nicht nur vorbildhaft die Fraunhofer-Gesellschaft und ihre Werte, sondern treten auch in die Fußstapfen unseres Namensgebers Joseph von Fraunhofer, der als Forscher, Handwerker und Unternehmer ein früher Brückenbauer zwischen Theorie und Praxis war. Mit ihren Promotionen tragen Dr. Christopher Spiess, Dr. Christian Weber und Dr. Anne-Sophie Munser dazu bei, dass neue Erkenntnisse schneller und effizienter in die Wirtschaft gelangen und damit den Wohlstand unseres Landes sichern. Dafür danke ich ihnen und gratuliere herzlich!«
Platz 1: Synchronisation von Quantenkommunikation
Ob 5G-Netze, industrielle Automatisierung oder intelligente Stromnetze – moderne, vernetzte Systeme funktionieren nur, wenn sie zeitlich exakt synchronisiert sind. In der Quantenkommunikation ist diese Präzision besonders kritisch: Schon kleinste Abweichungen durch Turbulenzen, Vibrationen oder Temperaturschwankungen können den sicheren Austausch von Informationen beeinträchtigen. Dr. Christopher Spiess vom Fraunhofer‑Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF hat ein neues Synchronisationsverfahren entwickelt. Es nutzt die bei der Quantenkommunikation ohnehin übertragenen Photonen selbst als hochpräzise Taktgeber statt zusätzlicher Synchronisationslaser oder teurer Atomuhren. Dabei wertet es die Ankunftszeiten der Lichtteilchen intelligent aus und gleicht Störungen in Echtzeit mithilfe spezieller Algorithmen aus. Dadurch entsteht ein stabiler gemeinsamer Takt mit einer Genauigkeit von Pikosekunden, der besonders Freistrahlverbindungen deutlich robuster macht. Tests über eine 1,7 Kilometer lange Freistrahlstrecke sowie 70 Kilometer Glasfaser zeigen, dass sich Quantenverbindungen zuverlässig stabilisieren lassen. Die Ergebnisse aus Spiess‘ Doktorarbeit flossen bereits in zahlreiche nationale und europäische Projekte sowie industrielle Anwendungen ein. Über die Quantenkommunikation hinaus eröffnet das Verfahren neue Perspektiven für Telekommunikation, Satellitenkommunikation und Präzisionsmesstechnik und gilt als Schlüsseltechnologie für künftige Quanteninfrastrukturen.
Platz 2: Innovative Spurengas-Sensoren durch Photoakustikeffekt
Erhöhte Konzentrationen von Kohlenstoffdioxid und Stickstoffoxid beeinträchtigen unser Wohlbefinden und können unsere Gesundheit schädigen – oft ohne, dass wir es bemerken. Ein Verfahren für ein flächendeckendes, kostengünstiges und verlässliches Monitoring solcher Spurengase hat Dr. Christian Weber am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg entwickelt. Es basiert auf einem alten Messprinzip und legt den Grundstein für eine neue Generation kompakter, energieeffizienter Gassensoren, die CO₂ und NO₂ schon in kleinsten Konzentrationen zuverlässig und zu einem Bruchteil der bisherigen Kosten detektieren. Möglich wird dies durch den photoakustischen Effekt: Licht erzeugt Schall, dessen Intensität präzise Auskunft über die Gaskonzentration gibt. Der Forscher entwickelte sowohl einen kleinen, energiesparenden und wartungsarmen CO₂-Sensor etwa zur Raumluftüberwachung als auch einen neuartigen NO₂-Sensor, der dank einer patentierten Methode besonders niedrige Nachweisgrenzen erreicht und robust gegenüber äußeren Einflüssen bleibt. Ob in Innenräumen, Tunneln, Tiefgaragen, aber auch bei der Narkosegasüberwachung in der Medizin oder bei der Suche von Methan- oder Kältemittel-Leckagen: Die Sensoren punkten dort, wo bislang große, teure und stromhungrige Messgeräte an ihre Grenzen kommen. So fand Webers Innovation bereits Eingang in über zehn Industrieprojekte.
Platz 3: Bakterien und Resistenzen schneller erkennen
Antibiotikaresistenzen gehören zu den größten Herausforderungen unseres Gesundheitssystems. Oft werden sie zu spät erkannt. Dr. Anne-Sophie Munser vom Fraunhofer-Institut für Optik und Feinmechanik IOF hat eine Messmethode aus der Photonik auf die Zellbiologie übertragen. Damit lassen sich schädliche Bakterien und die Wirksamkeit von Antibiotika erheblich schneller zu identifizieren als mit bisherigen Verfahren. Durch die winkelaufgelöste Streulichtanalyse gelingt es ihr, selbst wenige Zellen von Mikroorganismen ohne zeitaufwändige Kultivierung sichtbar zu machen. Die Technologie erkennt selbst einzelne Zellen in Sekundenbruchteilen, sodass Bakterien und deren Resistenzen bereits innerhalb von rund drei Stunden identifiziert werden können – deutlich schneller als mit klassischen Diagnostikverfahren, die oft viele Stunden oder Tage benötigen. Das Prinzip der Messmethode: Gestreutes Licht korreliert stark mit den strukturellen Eigenschaften des beleuchteten Objekts. So ergibt sich eine charakteristische Lichtverteilung, die beispielsweise die Oberflächenrauheit und Zellstruktur bis in den Nanometerbereich offenbart und Auskunft über Typ und Aggregationsverhalten gibt. Die Forscherin legt mit ihrer Entwicklung den Grundstein für kompakte Hochdurchsatzsysteme – bis hin zu »Lab-on-a-Chip«-Lösungen –, die tausende Proben in kürzester Zeit prüfen können. Damit leistet Dr. Anne-Sophie Munser einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung antibiotikaresistenter Keime. Die Methode eignet sich nicht nur für eine schnellere und präzise Diagnostik in Medizin und Infektionsbiologie, sondern auch für die Lebensmittel- sowie Trinkwasserüberwachung.
Der Hugo-Geiger-Preis
Am 26. März 1949 wurde unter der Schirmherrschaft des Staatssekretärs Hugo Geiger im Bayerischen Wirtschaftsministerium die Fraunhofer-Gesellschaft gegründet. Aus Anlass ihres 50-jährigen Bestehens rief das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie den »Hugo-Geiger-Preis für wissenschaftlichen Nachwuchs« ins Leben. Der Preis wird jährlich an drei Forschende für hervorragende, anwendungsorientierte Promotionsarbeiten vergeben, die in Kooperation mit einem Fraunhofer-Institut angefertigt wurden. Die Einzelpreise sind mit 5000, 3000 und 2000 Euro dotiert. Die Einreichungen bewertet eine Jury mit Vertretern aus Forschung und Wirtschaft. Kriterien der Beurteilung sind wissenschaftliche Qualität, wirtschaftliche Relevanz, Neuartigkeit und Interdisziplinarität der Ansätze.
Fraunhofer-Gesellschaft