Der Karlsruhe High Technology Hub

Das KIT beherbergt zahlreiche Infrastrukturen und Forschungsplattformen. Obwohl all diese Einrichtungen unabhängig voneinander betrieben werden können und wurden – und dabei sehr erfolgreich waren –, wurde uns bewusst, dass ein gemeinsamer Rahmen für möglichst viele Infrastrukturen von großem Wert wäre. Aus diesem Grund bauen wir derzeit den Karlsruhe High Technology Hub (KarlTech) auf, der eine Reihe bestehender sowie geplanter und projektierter Infrastrukturen integrieren wird. KarlTech wird zugleich die Voraussetzungen schaffen, bestehende Infrastrukturen strategisch weiterzuentwickeln und neue Infrastrukturen in den Verbund aufzunehmen. Darüber hinaus stellt KarlTech eine gemeinsame Benutzeroberfläche bereit, die sich in erster Linie an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am KIT richtet, aber auch für andere akademische Einrichtungen und Unternehmen offen ist. Diese Benutzeroberfläche dient nicht nur der Buchung von Maschinenzeiten und technischem Personal, sondern bietet auch eine Plattform zum Austausch von Ergebnissen und Metadaten auf Grundlage unserer Erfahrungen mit elektronischen Laborbüchern (ELNs), beispielsweise Chemotion, LabIMotion und Kadi4Mat, sowie Molekülarchiven. Dadurch entsteht eine direkte Verbindung zwischen Forschungsprojekten und industriellen Anwendungen.

Ab 2026 wird KarlTech drei Infrastrukturen integrieren: die KNMFi, das KCOP und das HSS.

Die Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMFi) ist eine etablierte Infrastruktur, die zu Beginn der PoF-II-Periode im Jahr 2008 gegründet wurde. Sie vereint Technologien zur Strukturierung über mehrere Größenskalen hinweg (von denen einige in die neue Reinrauminfrastruktur des KCOP verlagert werden), zur automatisierten und datengetriebenen Materialforschung sowie zur Nano- und Mikrocharakterisierung von Materialien und (Nano-/Mikro-)Strukturen. Als verteilte Infrastruktur befinden sich die Forschungseinrichtungen an mehreren KIT-Instituten. Der Nutzerzugang wird auf Grundlage der Programmthemen von Helmholtz Information koordiniert. Über die Jahre hinweg wurde die wissenschaftliche Ausstattung kontinuierlich erweitert und modernisiert; der Gesamtwert der innerhalb der KNMFi verfügbaren Geräte beträgt heute rund 35 Millionen Euro. Zu den wichtigsten Großgeräten zählen unter anderem ein TEM, ein FIB, NMR-Systeme, Röntgendiffraktometer und Computertomographie-Anlagen. Eine spätere Erweiterung der KNMFi war die gezielte Entwicklung, Anpassung und Implementierung von Datenmanagementplattformen (Kadi4Mat und Chemotion/LabIMotion), wodurch das zusätzliche „i“ zu KNMF hinzugefügt wurde.

Das Karlsruhe Center of Optics and Photonics (KCOP) ist in erster Linie ein neues Reinraumzentrum mit einem Investitionsvolumen von 40 Millionen Euro. Es umfasst einen 2.000 m² großen Reinraumbereich und wird hauptsächlich den Forschungsbereichen Helmholtz Information, Helmholtz Energy und Helmholtz Matter dienen. Sein Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Anwendung von Strukturierungs- und Fertigungstechnologien für optische und photonische Bauelemente. Die Inbetriebnahme ist für den Herbst 2026 vorgesehen. Die wissenschaftliche Ausstattung hat einen Wert von rund 30 Millionen Euro und umfasst sowohl neu angeschaffte als auch im Umzug befindliche Anlagen. Der Betrieb erfolgt durch ein spezialisiertes Team von etwa 30 Vollzeitäquivalenten im technischen Bereich. Die Reinrauminfrastruktur wird mehrere kleinere und ältere Reinräume am KIT ersetzen, die für moderne wissenschaftliche Geräte nur eingeschränkt geeignet und zudem ineffizient zu organisieren und zu betreiben sind. Wissenschaftlich wird die Ausstattung des KCOP von Forschenden verschiedener Institute genutzt, entweder dauerhaft oder projektbezogen. Der temporäre Zugang wird über eine zentrale Buchungsplattform organisiert, die zugleich als zentrales Daten- und Cloud-Labor fungiert.

Das Kompetenzzentrum für hochauflösende supraleitende Sensoren (HSS) ist eine einzigartige Infrastruktur am KIT, die die Erforschung und Umsetzung großer Detektorsysteme auf Basis supraleitender Quantensensoren ermöglicht. Diese Sensoren bieten eine ultrahohe Energie- und Zeitauflösung und sind für sämtliche Arten von Strahlung empfindlich, einschließlich geladener und ungeladener Teilchen sowie Photonen mit Energien von meV bis MeV. Trotz ihrer hohen wissenschaftlichen Bedeutung werden supraleitende Quantensensoren derzeit ausschließlich in kleinem Maßstab von universitären Forschungsgruppen hergestellt, was ihre potenziellen Einsatzgebiete erheblich einschränkt. Das HSS wird innerhalb des KCOP-Reinraums angesiedelt sein und diese Lücke schließen. Es ermöglicht die Entwicklung, Produktion und Charakterisierung von Instrumenten der nächsten Generation zur Bewältigung großer Herausforderungen in Grundlagenforschung, Gesellschaft und Industrie und steht einer breiten wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung.

KarlTech wird wissenschaftliche Aktivitäten in den Forschungsbereichen Helmholtz Information, Helmholtz Energy und Helmholtz Matter unterstützen und zugleich zentrale wissenschaftspolitische Ziele fördern. Dazu gehören beispielsweise die Entwicklung beschleunigter und zunehmend autonomer Materialsystementwicklung, die Nutzung von Quanteneffekten in Materialien für Informationsanwendungen sowie Beiträge zur Entwicklung ressourceneffizienter Informations- und Kommunikationstechnologien. Darüber hinaus wird KarlTech zu verschiedenen programmübergreifenden Kooperationen innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft beitragen, darunter Helmholtz QUANTUM, Helmholtz Biomedical Engineering, Information & Data Science, DataHub/DATALINK+ sowie Helmholtz Materials Research, Discovery and Development im Rahmen der Materialforschungsstrategie der Helmholtz-Gemeinschaft.