SFB 1261:  Magnetoelektrische Sensoren: von Kompositmaterialien zu biomagnetischer Diagnose

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Medizin ; Physik
• Förderung: Förderung seit 2016
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286471992

Das übergeordnete Ziel des SFB 1261 ist die Etablierung eines biomagnetischen Diagnosesystems auf Basis magnetoelektrischer (ME) Sensoren für die Magnetoenzephalographie (MEG), Magnetokardiographie (MKG) und andere biomedizinische Anwendungen sowie die Demonstration ihres Potenzials anhand ausgewählter medizinischer diagnostischen Fragestellungen. Detektionssysteme, die als Routinediagnosewerkzeuge eingesetzt werden sollen, müssen dabei einfach zu handhaben und kostengünstig sein. Daher ist der Betrieb ungekühlter Sensoren absolut notwendig. Magnetfeldsensoren, die auf miniaturisierten magnetoelektrischen Verbundwerkstoffen basieren, haben das Potenzial zur Detektion von Magnetfeldern im Bereich weniger Picotesla demonstriert, was für die vorgesehenen Anwendungen unbedingt erforderlich ist. Die weiterführenden Ziele für die dritte Förderperiode nutzen dann die prognostizierten weiter verbesserten Nachweisgrenzen der ME Sensoren im relevanten Frequenzbereich.Die wissenschaftlichen Zielsetzungen des Sonderforschungsbereichs SFB 1261 sind die Untersuchung verschiedener ME Sensoransätze unter besonderer Berücksichtigung einer hohen Empfindlichkeit bei biomagnetischen Frequenzen (Projektbereich A) sowie deren Bewertung und Anwendung in biomedizinisch relevanten Fragestellungen (Projektbereich B). Um diese Ziele zu erreichen, erfordert das Forschungsprogramm eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Materialwissenschaftlern, Elektrotechnikern und Ärzten (Neurologie und Kardiologie). Zwei Serviceprojekte unterstützen den Sonderforschungsbereich durch die Herstellung von Mikrosystemtechnik-Sensoren und durch die Charakterisierung der magnetoelektrischer Sensoren. Ein Integriertes Graduiertenkolleg fördert die interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb des SFB 1261 und bietet unseren Doktoranden die bestmögliche Forschungserfahrung und Ausbildung. Darüber hinaus wird ein Scientific Outreach Project nicht nur für die Öffentlichkeitsarbeit und die Kommunikation zwischen Schülern und Lehrern zuständig sein, sondern auch für die Stärkung der interdisziplinären wissenschaftlichen Kommunikation innerhalb des Sonderforschungsbereichs.Das langfristige Ziel des SFB 1261 ist die Realisierung eines Sensor-Aktuator-Systems, das ungeschirmte biomagnetische Messungen mit ungekühlten magnetoelektrischen Sensorarrays mit sofortiger Regelung kombiniert. Beispielsweise könnten MEG-Daten verwendet werden, um die tiefe Hirnstimulation kontinuierlich an die Gehirnaktivität anzupassen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Internationaler Bezug: Frankreich

Laufende Projekte

• A01 - Magnetostriktive Multilagen für magnetoelektrische Sensoren (Teilprojektleiter McCord, Jeffrey ;  Meyners, Dirk )
• A02 - Magnetoelektrische Hybridsensoren aus mechanisch weichen Kompositmaterialien (Teilprojektleiter Adelung, Rainer ;  Faupel, Franz )
• A04 - AE-Effekt Sensoren (Teilprojektleiter Faupel, Franz ;  Rieger, Robert )
• A05 - Piezotronische magnetoelektrische Sensoren (Teilprojektleiter Adelung, Rainer )
• A06 - Mikrostruktur und strukturelle Änderungen von magnetoelektrischen und piezotronischen Sensoren (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Kienle, Lorenz ;  Murphy, Bridget )
• A07 - Elektrisch modulierte magnetoelektrische Sensoren (Teilprojektleiter Quandt, Eckhard )
• A08 - Modellierung von magnetoelektrischen Sensoren (Teilprojektleiterin Gerken, Martina )
• A09 - Oberflächenwellenmagnetfeldsensoren (Teilprojektleiter Lofink, Fabian ;  Quandt, Eckhard )
• A10 - Magnetisches Rauschen von magnetoelektrischen Sensoren (Teilprojektleiter McCord, Jeffrey ;  Wulfinghoff, Stephan )
• B01 - Sensor-Rauschverhalten und analoger Systementwurf (Teilprojektleiter Bahr, Andreas ;  Höft, Michael ;  Knöchel, Reinhard )
• B02 - Digitale Signalverarbeitung (Teilprojektleiter Schmidt, Gerhard )
• B07 - 3D-Detektion magnetisch markierter Zellen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Faupel, Franz ;  Selhuber-Unkel, Ph.D., Christine )
• B09 - Magnetoelektrische Sensoren zur Bewegungsdetektion und -analyse (Teilprojektleiter Maetzler, Walter ;  Schmidt, Gerhard )
• B10 - Magnetoelektrische Sensoren zur Lokalisation von Herzrhythmusstörungen (Teilprojektleiter Frey, Norbert ;  Schmidt, Gerhard )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Gerken, Martina ;  Laufs, Ph.D., Helmut ;  Maetzler, Walter ;  McCord, Jeffrey )
• T01 - Individualisierte tiefe Hirnstimulation (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Deuschl, Günther ;  Helmers, Ann-Kristin ;  Höft, Michael )
• Z01 - Herstellung magnetoelektrischer MEMS Sensoren (Teilprojektleiter Lofink, Fabian ;  Meyners, Dirk ;  Niekiel, Florian )
• Z02 - Charakterisierung magnetoelektrischer Sensoren (Teilprojektleiter Höft, Michael ;  Schmidt, Gerhard )
• Z03 - Zentrale Verwaltungsprojekt (Teilprojektleiter Quandt, Eckhard ;  Schmidt, Gerhard )
• Ö - Projekt wissenschaftliche Öffentlichkeitsarbeit (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Enzingmüller, Carolin ;  Kampschulte, Lorenz ;  Parchmann, Ilka )

Abgeschlossene Projekte

• A03 - Resonante magnetoelektrische Sensoren (Teilprojektleiter Quandt, Eckhard ;  Wagner, Bernhard )
• B03 - Inverse Lösungen für die Lokalisation biomagnetischer Aktivität im Herzen und Hirn (Teilprojektleiter Siniatchkin, Michael ;  Stephani, Ulrich )
• B05 - Individualisierte tiefe Hirnstimulation (Teilprojektleiter Deuschl, Günther ;  Höft, Michael )
• B06 - Multimodale Kartierung von Nervpathologien mittels magnetoelektrischer Sensoren (Teilprojektleiter Laufs, Ph.D., Helmut ;  Schmidt, Gerhard )

• Antragstellende Institution: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Beteiligte Institution: Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT); IPN - Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik; an der Universität Kiel
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Eckhard Quandt, bis 9/2021; Professor Dr.-Ing. Gerhard Schmidt, seit 9/2021