AMA Innovationspreis 2023 Erster Magnetfeld-Quantensensor für Industrie

Quantum Technologies GmbH aus Leipzig gewinnt mit dem weltweit ersten Magnetfeld-Quantensensor für den industriellen Einsatz den Innovations- und Sonderpreis 2023 des AMA-Verbandes für Sensorik und Messtechnik e.V.

Der AMA Verband für Sensorik und Messtechnik (AMA) zeichnete am 8. Mai 2023 das Gewinnerteam der Quantum Technologies GmbH aus Leipzig mit dem AMA Innovationspreis aus. Das rein optische Quantenmagnetometer überzeugte die Jurymitglieder aus Forschung und Industrie auf ganzer Linie durch seinen innovativen Lösungsansatz und eine hohe Marktrelevanz. Das Entwicklerteam erhält das Preisgeld von 10 000 Euro und einen Sonderpreis ‚Junges Unternehmen‘.

Der QT-RH105 von der Quantum Technologies ist ein fasergekoppelter Magnetfeldsensor, der rein optisch präzise die Magnetfeldstärke misst. Dieser Quantensensor nutzt die Magnetfeldabhängigkeit der Spinzustände von Stickstoff-Fehlstellen, sog. NV-Zentren, in Diamant und deren Fluoreszenz. Der Sensorkopf ist nicht dicker als ein menschliches Haar, chemisch inert, nicht-magnetisch, nicht-leitend und damit galvanisch getrennt. Das eröffnet vollkommen neue Anwendungsbereiche in der Magnetfeld Sensorik.

«Wir gratulieren dem Entwicklerteam von Quantum Technologies und freuen uns, dass wieder einmal ein junges Unternehmen sowohl den AMA Innovationspreis als auch einen Sonderpreis erhält. Das Messverfahren ist so konzipiert ist, dass der Sensor ohne die Anwendung von Mikrowellen auskommt. Durch seine extreme Detektionsempfindlichkeit und den weiten Erfassungsbereich eignet er sich für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen. Wir dürfen auf die weitere Entwicklung dieses jungen Unternehmens, aber auch weitere Quantensensoren der 2. Generation gespannt sein», erklärt Professor Andreas Schütze, von der Universität des Saarlandes und AMA Juryvorsitzender, die diesjährige Entscheidung.

Broschüre mit allen Einreichungen 2023

Alle akzeptierten Einreichungen werden mit einer Kurzbeschreibung der Innovation in der Broschüre ‚AMA Innovationspreis 2023 – die Bewerber‘ veröffentlicht, die kostenfrei online heruntergeladen werden kann. Das Entwicklerteam bestehend aus Robert Staacke, Lutz Langguth, Romy Müller und Dominik Rajsp von der Quantum Technologies GmbH aus Leipzig, erhält das Preisgeld von 10 000 Euro und einen Sonderpreis ‚Junges Unternehmen‘.

Bewerbungsformulare für den AMA Innovationspreis 2024 sind ab Ende Oktober 2023 verfügbar. Bewerben können sich Einzelpersonen oder Entwicklerteams aus Firmen und Instituten.

Next-Gen-Quantentechnologie

Der quantenbasierte Magnetfeldsensor ermöglicht es, physikalische Grössen wie Temperatur, Geschwindigkeit, elektrische und magnetische Felder sowie Positionen mit einer bisher noch nie realisierten Genauigkeit zu bestimmen. Aufgrund der galvanischen Trennung ist es ausserdem möglich, die Quantentechnologie in unwirtlicher Umgebung und an unzugänglichen Stellen wie an Hochspannungsleitungen, Motoren und Akku-Zellen für die E-Mobilität einzusetzen.

Der fasergekoppelte Quantensensor misst mit einem optischen Prinzip und auf kleinstem Raum geringste Magnetfeldveränderungen. Dafür nutzt er die Magnetfeldabhängigkeit der Spin-Zustände von Sickstoff-Fehlstellen-Zentren in Diamanten, den sogenannten NV-Zentren. Dafür muss ein spezieller Diamant erzeugt werden, bei dem einige Kohlenstoffatome im Kristallgitter des Diamanten durch Stickstoff ersetzt werden. Benachbart zu jedem Stickstoffatom muss zusätzlich ein Kohlenstoffatom fehlen. Diese NV-Zentren dienen als optischer Sensor. Wirkt ein Magnetfeld auf die NV-Zentren, verändert sich die Fluoreszenz, die exakt gemessen werden kann. Das sensitive Volumen aus Diamantstaub befindet sich an der Spitze einer Glasfaser und ist damit nicht dicker als ein menschliches Haar. Vorteile sind neben der perfekten galvanischen Trennung über weite Strecken und der hohen Geschwindigkeit der Messung, ein vollständig nichtleitender und nichtmagnetischer Messkopf. Ausserdem können NV-Magnetometer über einen weiten Temperaturbereich von extrem niedrigen zu hohen Temperaturen eingesetzt werden.

Ohne Einsatz von Mikrowellen

Das Messverfahren ist so konzipiert, dass der Sensor ohne die Anwendung von Mikrowellen auskommt. Das, seine extreme Detektionsempfindlichkeit sowie der weite Erfassungsbereich prädestinieren ihn für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen. Insbesondere für solche, für die es bis heute keine funktionstüchtigen Messlösungen gab. Gemeinsam mit dem Industrieunternehmen Duotec arbeitet Quantum Technologies daran, den Quantensensor zu industrialisieren und kommerziell einsetzbar zu machen.

«Wir sind sehr stolz darauf, den Sonderpreis des AMA-Verbands zu gewinnen und diese Anerkennung für unsere harte Arbeit und unser Engagement zu erhalten», sagte Dr. Robert Staacke, Geschäftsführer und Gründer von Quantum Technologies. «Unsere Quantensensor-Technologie ist ein grosser Schritt in Richtung unerreichter Präzision und Genauigkeit bei der Messung von Magnetfeldern. Wir freuen uns darauf, gemeinsam mit Duotec diese Technologie in die Industrie zu bringen.»

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