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Im Kleinen ganz Gross

Full text: Adlershof-Special Issue 30.2013 Im Kleinen ganz Gross

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// Im Kleinen ganz GroSS Grand in Miniature //

// Hardware für Ideenschmieden Hardware for think tanks //

// Schonend durchleuchtet A gentle look through //

// REIN, REINER, ADLERSHOF Clean, cleaner, ADLERSHOF //

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// INHALT
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Adlershof

// Innovationskeim: Hybridmaterialien Innovation Seed: Hybrid Materials //
eue Produkte im Kommunikations- und Energiesektor – man denke an Smartphones und Solarzellen – verändern zunehmend unseren Alltag. Voraussetzung für diese rasante Entwicklung sind moderne Technologien, die in der Regel durch neue Materialien ermöglicht werden. Somit lassen sich Durchbrüche in der Materialforschung häufig direkt mit neuen Technologien und Produkten korrellieren. Die Gretchenfrage ist: Was ist der nächste große Wurf? Im Hinblick auf optoelektronische Bauelemente möchte man viele gewünschte Eigenschaften miteinander kombinieren: Sie sollen kostengünstig herzustellen, energiesparend und leicht, möglichst langlebig und eventuell mechanisch flexibel sein. Während anorganische Materialien hervorragend geeignet sind, hohe Effizienz und lange Lebensdauer zu erreichen, ist ihre Implementierung in der Regel mit hohen Kosten verbunden. Im Gegensatz dazu ermöglichen organische Materialien kostengünstigere Herstellungsprozesse, sind leicht und flexibel, allerdings mit dem Nachteil einer häufig schlechteren Effizienz und vor allem verringerter Lebensdauer. Was aber, wenn man nun diese beiden verschiedenen Materialklassen miteinander kombinieren könnte? Genau dieses Ziel verfolgen mittlerweile viele Forscher am Standort Adlershof. Hybridmaterialien für die Optoelektronik werden inzwischen in diversen Verbundforschungspro-

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INDEX //

// IMPRESSUM IMPRINT //
// Herausgeber Publisher // WISTA-MANAGEMENT GMBH // Verantwortlich Person in charge // Dr. Peter Strunk // Redaktion Editorial staff // Rico Bigelmann, Sylvia Nitschke // Autoren Authors // Manuel Berkel (mb), Mirko Heinemann (mh), Christian Hunzinker (ch), Dr. Paul Janositz (pj), Chris Löwer (cl), Klaus Oberzig (ko), Peter Trechow (pt) // Übersetzung Translation // Lost in Translation?, Endingen // Layout und Gesamtherstellung Layout and overall production // zielgruppe kreativ GmbH Tel.: 030 / 6 780 413 - 11, Fax: 030 / 6 780 413 - 16 E-Mail: info@zielgruppe-kreativ.com www.zielgruppe-kreativ.com // Anzeigenverkauf Ad sales // zielgruppe kreativ GmbH Tel.: 030 / 6 780 413 - 11, Fax: 030 / 6 780 413 - 16 E-Mail: info@zielgruppe-kreativ.com www.zielgruppe-kreativ.com // Redaktionsadresse Editorial staff address // WISTA-MANAGEMENT GMBH Bereich Kommunikation Rudower Chaussee 17, 12489 Berlin Tel.: 030 / 6392 - 2238, Fax: 030 / 6392 - 2236 E-Mail: nitschke@WISTA.de www.adlershof.de/special // Fotos Photos // Sofern nicht anders gekennzeichnet/unless otherwise specified: Tina Merkau; Titel/title: © David Mack/Science Photo Library/Corbis; Inhalt/content & S./p. 4: © sebastianreuter – Fotolia, S./p. 6 & 7 (2): Bundesanstalt für Materialforschung- und prüfung – BAM, S./p. 9: ILS-Integrated Lab Solutions GmbH, S./p. 11: FBH – FerdinandBraun-Institut, S./p. 12: Entwurf Wiechers Beck, S./p. 14: Magforce AG; S./p. 1: Prof. Stefan Hecht & Prof. Norbert Koch; S./p. 2–3: © Jochem Wijnands; S./p. 10: Fotomontage/composite photograph: zielgruppe kreativ; S./p. 15 & 16: Surflay Nanotec GmbH; S./p. 17: © Anton Balazh – Fotolia, © Mechanik - Fotolia // Namentlich gekennzeichnete Beiträge stellen nicht unbedingt die Meinung der Redaktion dar. Nachdruck von Beiträgen mit Quellenangabe gestattet. Belegexemplare erbeten. Contributions indicated by name do not necessarily represent the opinion of the editorial staff. Reprinting of contributions permitted with source references. Specimen copies requested. // // 2013

Innovationskeim: Hybridmaterialien Innovationseed: Hybrid materials

02 //	Rein, Reiner, Adlershof 	 Clean, Cleaner, Adlershof 06 //	 	 08 //	 	 10 //	 	 12 //	 	 Der Tropfen als Mikroreaktor The microreactor in a drop of liquid Hardware für Ideenschmieden Hardware for Think tanks SCHONEND DURCHLEUCHTEN A GENTLE LOOK THROUGH NEUES ZENTRUM FÜR IRIS ADLERSHOF NEW CENTRE FOR IRIS ADLERSHOF

jekten erforscht, wie im durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereich 951 und in der HelmholtzEnergie-Allianz zu Hybridphotovoltaik. Nicht zuletzt widmet sich das Integrative Research Institute for the Sciences (IRIS) Adlershof als Exzellenzflaggschiffprojekt diesem Forschungsthema. Durch die Synergie der beiden komplementären Materialklassen und der beteiligten wissenschaftlichen Disziplinen ergeben sich zum einen einzigartige neue Eigenschaften und zum anderen eine besondere Dynamik. Ersten Erfolgen in der Grundlagenforschung werden nun die nächsten Schritte folgen. Wir sind überzeugt, dass der Campus Adlershof im Bereich der Hybridmaterialien seine bewährte Dynamik entfalten wird.

light-weight, ideally with a long lifetime, and perhaps also flexible. While inorganic are ideally suited to realize high efficiencies and long life times, they are typically associated with high costs. In contrast, organic materials offer cheaper fabrication costs, are light-weight and flexible, yet with the drawback of a lower efficiency and shorter lifespan. But what if one could combine these two different classes of materials? Exactly this is the goal of considerable group of researchers on Campus Adlershof. Hybrid materials for optoelectronics are nowadays the topic of several research consortia, for example in the Collaborative Research Center 951 funded by the German Research Foundation, in the Helmholtz-Energy-Alliance, and last but not least in the Integrative Research Institute for the Sciences (IRIS) Adlershof as the university’s excellence flagship project. Via the synergy of the two complementary materials classes as well as the participating scientific disciplines on the one hand new unique properties emerge and on the other hand special dynamics develop. First success in basic research now has to be followed by subsequent steps and we are convinced that in the area of hybrid materials the Campus Adlershof will once again prove its great dynamics.
// Prof. Stefan Hecht & Prof. Norbert Koch, Institute für Chemie und Physik der Humboldt-Universität zu Berlin Departments of Chemistry and Physics at Humboldt-Universität zu Berlin //

14 //	MEDIZINISCHER FORTSCHRITT 	 AUS DEM ZWERGENREICH 	MEDICAL PROGRESS ON THE TINIEST OF SCALES 17 //	 	 20 //	 	 IM KLEINEN GANZ GROSS GRAND IN MINIATURE Adlershof in zahlen Adlershof in figures // IHR ANSPRECHPARTNER YOUR CONTACT PERSON //
WISTA-MANAGEMENT GMBH Dipl.-Ing. Jörg Israel, Leiter Zentrum für Mikrosysteme und Materialien
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ew products in the communication and energy sector – just think about smartphones and solar cells – continuously change our daily life. This rapid development is based on modern technologies that typically originate from the emergence of new materials. Breakthroughs in materials research are therefore often linked to new technologies and products. The key question is: What is the next BIG thing? Considering optoelectronic devices, one wants to combine many desired properties: First of all, the device should be fabricated with little cost, it should be energy-efficient and

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Tel.: +49 (0) 30 / 63 92 - 22 16 · Fax: +49 (0) 30 / 63 92 - 22 35 E-Mail: israel(at)wista.de www.adlershof.de

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// In Reinräumen werden heute komplexe Mikrosysteme gefertigt. Einige der modernsten Reinräume der Region können im Zentrum für Mikrosysteme und Materialien angemietet werden.

// Rein, reiner, Adlershof

Clean, cleaner, Adlershof //
Today complex microsystems are produced in clean rooms. A number of the most modern clean rooms in the region can be leased at the Centre for Materials and Microsystems. //
// weiter auf Seite 4

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tionen in den Schaltkreisen: „Bei den geringen Abmessungen kann schon ein Staubkorn zu Leiterzugunterbrechungen führen und damit den Ausfall des gesamten Systems verursachen.“ In den Reinräumen des IZM entsteht derzeit eine Kamera für den Einsatz in der Medizin, die nur einen Millimeter groß ist. Das Besondere: Die gesamte Kamera wird im Reinraum hergestellt. Der Fraunhofer IZMChef beobachtet diese Entwicklung in der gesamten Mikrosystemtechnik: „Es werden zunehmend nicht mehr nur einzelne Komponenten, sondern ganze multifunktionale Systeme in Reinräumen gefertigt“, so Lang. Diese Möglichkeit bietet in Adlershof das Zentrum für Mikrosysteme und Materialien (ZMM). Es verfügt über zwölf der modernsten Reinräume, die derzeit in Berlin-Brandenburg angemietet werden können. Hier könnten Sensoren hergestellt werden, auch eine Fertigung von Bauteilen für die Optik- und Lasertechnologie ist denkbar.

// Verfügt über einige der modernsten Reinräume in Berlin und Brandenburg: Jörg Israel, Leiter ZMM In charge of some of the most state-of-the-art clean rooms in the Berlin-Brandenburg area: CMM-Director Jörg Israel //

In Adlershof, these facilities are provided at the Centre for Materials and Microsystems (CMM), where twelve of the most modern clean rooms in Berlin-Brandenburg can be leased. These could be used to manufacture sensors, and also optical and laser components are conceivable. Reinraum heraus bedient werden. „Hier gibt es drei Meter zusätzlichen Platz für Geräte, die man nicht im Reinraum selbst haben will. Etwa, weil sie nicht den Erfordernissen des Reinraums entsprechen“, so Israel. Adlershof ist gut aufgestellt für die zunehmende Nutzung von Reinräumen. Die Investitions- wie auch die Betriebskosten vieler Produktionsprozesse würde dies erheblich senken. // mh explained Klaus-Dieter Lang, Director of the Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM. “Here, a dust particle can have a huge effect on functionality and production yield.” Foreign particles can cause structural defects – and even electrical malfunctions in circuitry. “On this minute scale, even a grain of dust can cause track breaks and hence total system failure,” he explained. The clean rooms at the IZM are currently working on a camera for medical applications that is only one millimetre in size. What is so special is that the entire camera is manufactured in the clean room. The Director of the Fraunhofer IZM is observing this trend in the whole field of microsystems engineering: “There is a growing tendency towards manufacturing whole multifunctional systems in clean rooms, and not just single components,” concludes Lang. The clean rooms of ISO Class 8 adjoin each other in a hall and range from 32 to 65 square metres. They are surrounded by a corridor that leads to each of the modules. Changing rooms and the airlock are located at a central entrance that all employees must pass before they can enter the clean rooms. “Some areas are isolated behind a second airlock,” explained CMM Director Jörg Israel. “With additional filters, they can be upgraded to ISO Class 6.” Between each of the modules, in so called “grey rooms” that do not fall in the clean room standard, there is an additional space of three metres for equipment, that is not suitable for clean room use. It can be operated by the employees while they are still in the clean room. Adlershof scores well, when it comes to clean rooms facilities. This would reduce considerably the investment and operating costs of many production processes.
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// Sauberkeit ist Pflicht: Jeder Staubpartikel hat Einfluss auf Funktionalität und Fertigungsausbeute. Greatest care: Cleanliness. Dust particles have a huge effect on functionality and production yield. //

amit elektronische Schaltkreise und Systeme zuverlässig funktionieren, ist bei ihrer Fertigung größte Sauberkeit Pflicht. Sie werden in speziellen Reinräumen hergestellt, die nur durch eine Schleuse zu betreten sind. Die Luft im Raum ist gefiltert, die Mitarbeiter tragen Ganzkörperschutzkleidung. „Wir bewegen uns mit der Fertigung von elektronischen Bauteilen und Systemen inzwischen im Mikro- und Nanometerbereich“, erläutert Klaus-Dieter Lang, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM. „Da kann jeder Staubpartikel einen enormen Einfluss auf die Funktionalität und die Fertigungsausbeute nehmen.“ Fremdpartikel können Strukturfehler verursachen – oder auch elektrische Fehlfunk-

Die Reinräume der ISO-Klasse 8 liegen nebeneinander in einer Halle und variieren in der Größe zwischen 32 und 65 Quadratmeter. Ein umlaufender Flur führt zu den einzelnen Modulen. Umkleideräume und die Schleuse sind an einem zentralen Eingang platziert, durch die sämtliche Mitarbeiter den Reinraumbereich betreten. „Bestimmte Bereiche sind über eine zweite Schleuse getrennt“, erklärt der Leiter des ZMM, Jörg Israel. „Sie könnten mit zusätzlichen Filtern auf ISO-Klasse 6 aufgerüstet werden.“ Zwischen den einzelnen Modulen, in sogenannten „Grauräumen“, wie die nicht dem Reinheitsstandard unterliegenden Bereiche bezeichnet werden, könnten zusätzliche Maschinen installiert und aus dem

f electronic circuitry and systems are to operate reliably, greatest care must be taken in the production process. They are manufactured in special clean rooms that can be accessed only through an airlock. The air in the room is filtered. The employees wear full body suits. “Our production of electronic componentry and systems is now moving in the micro- and nanometre range,”

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// Mikrotechnik in der analytischen Chemie: Kleine Volumina sind bei Proben leichter beherrschbar sowie schneller und billiger zu analysieren. Micro-engineering in analytical chemistry: Small sample capacities are easier to handle and quicker as well as cheaper to analyse. //

sen Märkten operieren. Projekte für und mit Kunden und der Technologietransfer gehören daher längst zum Geschäft der Adlershofer Forscher. Denn die Mikrotechnik auf der Anwendungsseite bildet die Grundlage für Lowcost-Syteme, die zuverlässig sind und in hoher Stückzahl, auch als Wegwerfprodukte, gefertigt und in alle Welt exportiert werden können. „Wir brauchen das für uns, machen es aber auch für den Technologietransfer“, erklärt Ulrich Panne dieses Standbein seiner Abteilung. // ko

on a chip”and“point of care diagnostics”where miniaturisation“has made complex reactions easy to control as well as faster and cheaper than before”. His department is a centre of excellence for analytical chemistry and works on all aspects of the analytical process. It is named "Innovation and reliability in analytical chemistry". Integral part of which are questions regarding quality assurance and metrology in chemistry, the development and certification of reference materials and the establishment of analytical procedures through standardisation or cooperative tests, both national and international. On the other hand, it works on the development of new applications and instruments. The chemical analysis of soil, water, sewage, foodstuffs, and waste have long become global themes as environmental and consumer protection measures, likewise materials analysis in modern production or medical engineering. No wonder that this know-how embodied by the BAM scientists is also of great interest to business enterprises operating on these specific markets. Projects for and with customers and the transfer of technologies have long been part of the business pursued by the Adlershof researchers. On the applications side, microtechnology provides the basis for low cost reliable systems that are manufactured in high piece numbers, including disposable variants, and can be exported all over the world. When asked about this pillar of his department, Ulrich Panne replied: “We need it for ourselves, but we also do it for technology transfer.”

The microreactor in a drop of liquid // // Der Tropfen als Mikroreaktor
// Der Ableger der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gehörte schon von Anfang an zum Wissenschaftsstandort Adlershof. Mit der wachsenden Zahl der Aufgaben hat er sich verändert. Das Gebäude, das noch aus DDR-Zeiten stammte, reichte nicht mehr aus und umfangreiche Renovierungen sowie Neubauten waren erforderlich. 2014 soll nun als letztes das Modul 2 fertiggestellt und bezogen werden.
den können. Als Beispiele nennt er „lab on a chip“ oder „point of care diagnostic“, bei denen die Miniaturisierung „komplexe Reaktionen leicht beherrschbar, schneller und auch billiger als bisher gemacht hat“. Als Kompetenzzentrum für Analytische Chemie arbeitet seine Abteilung unter dem Begriff „Innovation und Zuverlässigkeit in der Analytischen Chemie“ in allen methodischen und instrumentellen Aspekten des analytischen Prozesses. Integraler Bestandteil sind Fragen der Qualitätssicherung und der Metrologie in der Chemie, die Entwicklung und Zertifizierung von Referenzmaterialien als Bestandteil dieser Konzepte und die Etablierung von analytischen Verfahren durch Normung bzw. nationale und internationale Ringversuche. Sie befasst sich zudem mit der Entwicklung neuer Applikationen und Instrumente. Die chemischen Analysen von Boden, Wasser, Abwasser, Lebensmitteln oder Abfall sind als Umwelt- und Verbraucherschutz längst globale Themen geworden, ebenso wie die Materialanalytik in der modernen Produktion oder in der Medizintechnik. Kein Wunder, dass das Know-how der BAM-Wissenschaftler auch bei Wirtschaftsunternehmen gefragt ist, die auf die-

The Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) department has been part of the Adlershof Science Park since the very beginning. In line with the growing number of its assignments it has modified its domicile. Originally belonging to the East German Academy, the building`s space was no longer adequate and had to undergo extensive renovations and new construction work. The last phase of this project now expects Module 2 to be completed and occupied by 2014. //
he BAM will then have in the Adlershof Technology Park three buildings of its own that will be running additional special laboratories with 350 employees. “Today it’s all about fast analysis at low cost,” answered Professor Ulrich Panne, new president of the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) and Head of the Analytical Chemistry and Reference Materials Department, when asked about the objectives in his field of work. He talked about the deep inroads made into microtechnology and miniaturised applications that can sample small volumes and analyse their structures. Some examples he named were “lab

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amit verfügt die BAM über drei eigene Gebäude im Technologiepark Adlershof, in denen 350 Mitarbeiter tätig und weitere Speziallabore untergebracht sein werden. „Heute geht es vor allem um schnelle Analyse bei niedrigen Kosten“, umreißt Prof. Ulrich Panne, neuer Präsident der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und Leiter der Abteilung Analytische Chemie und Referenzmaterialien, eine der Zielsetzungen seines Arbeitsfeldes. Das reiche sehr weit in die Mikrotechnik und in miniaturisierte Applikationen, mit denen kleinvolumige Proben und Strukturanalysen durchgeführt werAdlershof special	 30

// Wird 2014 bezogen: Das Modul 2 des Gebäudekomplexes der BAM Ready in 2014: Modul 2 of the BAM building complex //

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// Anton Nagy und Tobias Brose entwickeln und testen nicht nur Chemieanlagen in Adlershof, demnächst produzieren sie diese auch hier. Not only do Anton Nagy and Tobias Brose develop and test chemical laboratories in Adlershof, soon they are going to manufacture them here, too. //

fully automated and integrate the entire analytics for developing. ILS customers are companies and academic research institutes in the fields of catalyst production, automotive engineering, petro- and fine chemicals, and industrial pharmaceuticals. ILS laboratories provide support, for instance, in the development of catalysts, adsorbents, synthetics, corrosion inhibitors, membranes, and low emission combustion technologies. Also the TU Berlin and the Fritz Haber Institute of the Max Planck Society put their trust in the tailored laboratories of ILS. “Every one of our systems is unique,” claimed Managing Director Anton Joseph Nagy. Before setting up ILS in 2004, the native born US chemist formed his first contacts with Berlin during his doctorate at the Fritz Haber Institute. In June this year, Integrated Lab Solutions moved

Hardware for think tanks //
When chemical companies want to transform their Holy Grail into hardware, they turn to ILS-Integrated Lab Solutions GmbH in the Adlershof Technology Park. This company manufactures process engineering systems on the laboratory and pilot plant scale. //
into new laboratories at the Centre for Materials and Microsystems. The company can now test its systems on a laboratory floorspace of 220 square metres at the Adlershof location before delivering them to customers. “The testing facilities allow the highest product standards and make us stand out clearly from other system manufacturers,” explained Nagy. The laboratories also allow the company to conduct contract research. With eighteen employees, ILS is continuing on its course of growth. Only a few weeks after the relocation, the company moved into offices and leased 500 m² of production space at the Centre for Renewable Energies and Photovoltaics. Now it can engineer its systems in Adlershof as well. Moreover, Nagy intends to take on five new employees by the end of the year.

// Hardware für Ideenschmieden
// Wenn Chemieunternehmen ihr Allerheiligstes ausstatten möchten, dann wenden sie sich an die ILS-Integrated Lab Solutions GmbH im Technologiepark Adlershof. Das Unternehmen stellt verfahrenstechnische Anlagen im Laborund Pilotmaßstab her.

Seitdem kann das Unternehmen seine Anlagen am Standort Adlershof auf einer Laborfläche von 220 Quadratmetern vor Auslieferung an den Kunden prüfen. „Die Testmöglichkeit gewährt höchste Produktstandards und hebt uns von anderen Anlagenherstellern ab“, erläutert Nagy. In den Laboren kann das Unternehmen zudem Auftragsforschung leisten. ILS ist auf Wachstumskurs und beschäftigt bereits 18 Mitarbeiter. Nur wenige Wochen nach dem Bezug der Laborräume hat das Unternehmen Büros und 500 Quadratmeter Produktionsflächen im Technologiezentrum für Photovoltaik und erneuerbare Technologien bezogen. Nun kann es seine Anlagen auch in Adlershof errichten. Bis Jahresende will Geschäftsführer Nagy zudem fünf neue Mitarbeiter einstellen. // mb

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ie Chemiker und Chemieingenieure von ILS begleiten von der Konzeption bis zur vollständigen chemischen Inbetriebnahme alle Schritte im Entwicklungszyklus der Anlagen. Die Systeme sind voll automatisiert und integrieren die komplette Analytik, um beispielsweise komplexe Katalysatoren zu entwickeln.

teln, Membranen und emissionsarmen Verbrennungstechnologien. Auch die Technische Universität Berlin und das Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft vertrauen auf maßgeschneiderte Labore von ILS. „Jede unserer Anlagen ist ein Unikat“, sagt Geschäftsführer Anton Joseph Nagy. Der aus den USA stammende Chemiker knüpfte erstmals Ende der 1990er-Jahre durch seine Promotion am Fritz-HaberInstitut Kontakte nach Berlin und gründete 2004 ILS. Im Juni dieses Jahres hat Integrated Lab Solutions neue Labore im Zentrum für Mikrosysteme und Materialien bezogen.

Die Kunden von ILS sind Unternehmen und akademische Forschungsinstitute aus der Katalysator-Produktion, dem Automobilbau, der Petro- und Feinchemie sowie der Pharmaindustrie. ILS-Labore helfen beispielsweise bei der Entwicklung von Katalysatoren, Adsorbentien, Kunststoffen, KorrosionsschutzmitAdlershof special	 30

he chemists and chemical engineers at ILS supervise all steps in the development cycle of systems from the concept to complete chemical commissioning. The systems are
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// Viktor Krozer ist Stiftungsprofessor für Terahertz-Elektronik am Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)

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Viktor Krozer is Foundation Professor of Terahertz Electronics at the Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) //

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// Schonend durchleuchten
// Terahertzstrahlen taugen zu mehr als Körperscans an Flughäfen. Die Technologie steht davor, für viele Anwendungen in der Medizin-, Radar-, Kommunikations- und Sicherheitstechnik, bei der zerstörungsfreien Materialprüfung sowie Qualitätssicherung interessant zu werden. Den Weg dahin bereiten unter anderem Forscher des Ferdinand-BraunInstituts mit ihren integrierten Komponenten.

entwickelt, um mit integrierten Schaltungen komplette Systemkomponenten zu realisieren. Ein komplexes Feld für absolute Spezialisten mit dem Mut dazu, bisher Undenkbares zu denken. „Wir operieren am Rande dessen, was machbar ist“, bemerkt Krozer beiläufig. // cl

henever terahertz technology is mentioned, people think of the notorious “strip scanners” that can see through the clothing of air passengers. But this is a hasty reaction. Viktor Krozer, who holds an enclosed professorship of Terahertz Electronics at the Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), puts it clearly: “That equipment has little to do with THz technology because it works with essentially lower frequencies.” A terahertz (THz) describes a frequency of one trillion vibrations a second. This can dramatically increase the resolution of conventional imaging systems.Yet this radiation can do more than penetrate packaging and clothes. “Imaging systems of this kind can also be used in industrial quality assurance, medical engineering, and broadband wireless communications,” explained Kozer. He continued that as early as the pilot applications THz was being used for nondestructive materials testing, e.g. for detecting fine hairline cracks in pipeline jackets – or damage in the connecting structures of wind turbine and aircraft rotor blades. “These applications are being pushed forward on a massive scale,” explained Krozer.
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Pharmaceuticals companies are hoping that high frequency radiation can better control, for instance, the quality of capsule coatings. The food industry can analyse the quality of fresh goods like fish or meat by directing noncontracting THz technology through the walls of packaging. The crucial advantage of terahertz technology: it can penetrate many materials, but the low energy of its photons does not induce ionisation, making it suitable for many applications. Krozer expects initial marketable applications in three to five years. Until then, he and his team will be paving the way and meanwhile are regarded as one of the world leading institutes in this field. Here, they research and develop new integrated terahertz sources and detectors based on semiconductors. Among their achievements, the scientists have developed a unique semiconductor process that can realise complete system components with integrated circuitry. A complex field for absolute specialists with the courage to think the previously unthinkable. “We’re operating at the limits of the feasible,” commented Krozer casually.

A gentle look through //
Terahertz rays are good for more than just body scans at airports. This technology will soon be arousing interest for many applications in medicine, radar, communications, security, nondestructive materials testing, and quality assurance. The path that must be taken is being paved e.g. by researchers and their integrated componentry at the Ferdinand-Braun-Institut. //
st von der Terahertztechnologie die Rede, wird sie schnell mit den in Verruf geratenen „Nacktscannern“, die Flugpassagiere durchleuchten sollen, in Verbindung gebracht. Etwas zu schnell. „Diese Geräte haben nicht viel mit der THz-Technologie zu tun, weil sie mit wesentlich niedrigeren Frequenzen arbeiten“, stellt Viktor Krozer, Stiftungsprofessor am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), klar. Dort verantwortet er den Bereich Terahertz-Elektronik. Ein Terahertz (THz) ist die Frequenz von einer Billion Schwingungen pro Sekunde. Die Auflösung herkömmlicher Bildgebungssysteme kann damit drastisch geAdlershof special	 30

steigert werden. Doch die Strahlung vermag mehr, als Verpackungen und Kleidung zu durchdringen. „Derartige bildgebende Systeme können auch in der industriellen Qualitätssicherung, der Medizintechnik und der breitbandigen drahtlosen Kommunikation eingesetzt werden“, erklärt Krozer. Bereits in der Voranwendung befänden sich zerstörungsfreie Methoden der Materialprüfung mit THz-Strahlen, etwa um feine Haarrisse unter der Ummantelung von Pipelines zu entdecken. Oder Schäden in den Verbundstrukturen der Rotorblätter von Windrädern und bei Flugzeugen. Krozer: „Solche Anwendungen werden massiv vorangetrieben.“ Pharmaunternehmen versprechen sich von den hochfrequenten Strahlen unter anderem die Güte des Überzuges von Kapseln besser kontrollieren zu können. Die Lebensmittelindustrie kann mit der THz-Technologie berührungslos durch Verpackungen die Qualität von Frischware wie Fisch oder Fleisch analysieren. Der entscheidende Vorteil der Terahertzstrahlung: Sie durchdringt viele Materialien, wirkt jedoch aufgrund der geringen Energie ihrer Photonen nicht ionisierend, was sie vielfältig einsetzbar macht. In drei bis fünf Jahren rechnet Krozer mit ersten markttauglichen Anwendungen. Er und sein Team bereiten den Weg dahin und gelten als eines der weltweit führenden Institute auf diesem Gebiet. Hier werden neue integrierte Quellen und Detektoren auf Halbleiterbasis für die THz-Strahlung erforscht und entwickelt. Die Wissenschaftler haben unter anderem einen einzigartigen Halbleiterprozess

Neue Büroflächen
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// Der neue Laborbau für die Erforschung von „Hybridsystemen“ aus organischen und anorganischen Materialien. The new laboratory building for research into “hybrid systems” made up of organic and inorganic materials. //

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// Neues Zentrum für IRIS Adlershof New centre for IRIS Adlershof //
// Format hat das IRIS schon lange, schließlich war das „Integrative Research Institute for the Sciences“ eine entscheidende Trumpfkarte, dass die Humboldt-Universität zu Berlin Exzellenzstatus erreichte. Insgesamt 17 Arbeitsgruppen sind beteiligt, die eng mit universitären Partnern sowie außeruniversitären Forschungseinrichtungen und der Wirtschaft zusammenarbeiten. Distinction has been an IRIS hallmark for quite some time now. After all, this “Integrative Research Institute for the Sciences” proved the decisive factor for the excellence status awarded to the Humboldt University of Berlin. Comprising seventeen study groups in total, it collaborates closely with university partners, nonuniversity research institutes, and industry. //
un soll der innovative Verbund in Adlershof zudem eine neue Form bekommen, einen Laborbau für die Erforschung von „Hybridsystemen“, die aus organischen und anorganischen Materialien aufgebaut sind. „Damit wird es möglich, die Stärken der einzelnen Materialklassen gezielt zu kombinieren und Schwächen zu kompensieren“, sagt IRIS-Geschäftsführer Nikolai Puhlmann. Dabei zeigen sich oft überraschende Eigenschaften, die für Anwendungen in Optik, Elektronik oder Photonik interessant sein können. Um die anwendbaren Hybridsysteme erforschen und herstellen zu können, bieten die ehemaligen Kasernengebäude, die für IRIS umgebaut wurden, nicht genügend Platz. Das Argument, dass für derartig komplexe physikalisch-chemische Projekte vollkommen neuartige Labore nötig seien, hat den Wissenschaftsrat überzeugt. Das Gremium stellte zudem eine „Forschung von nationaler Bedeutung“ fest und empfahl Bund und Ländern, 37,4 Millionen Euro für einen Neubau zur Verfügung zu stellen. Die gut 4700 Quadratmeter Nutzfläche ließen sich zwischen den beiden ehemaligen Kasernen unterbringen, meint Puhlmann.
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his innovative association in Adlershof is to be given a new facelift, in the form of a laboratory building for research into “hybrid systems” made up of organic and inorganic materials. “It will therefore be possible to combine specifically the strengths of each material class and to compensate for their weaknesses,” explained IRIS Managing Director Nikolai Puhlmann. This often produces surprising properties that may be of interest for applications in optics, electronics, and photonics. The manufacture and research of these high potential hybrid systems, however, requires more space than available in the former barracks building that had been specially converted for IRIS. The argument that completely new laboratories are indispensable for chemophysical projects of such complexity convinced the scientific advisory committee. This committee also ascertained “research of national significance” and recommended the Federal Government and the States to provide 37.4 millions for the new building. According to Puhlmann, the
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utilised space of 4,700 square metres would easily fit between the two former barracks buildings. Also personnel will experience a boost. A new professor is currently being engaged for the special field “Hybrid components”. “This is an interdisciplinary professorship that is to combine subjects from chemistry and physics,” explained Puhlmann. Such interdisciplinary constructions are characteristic of IRIS. For instance, the HU physicist Norbert Koch, who is also researching at the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), holds an interdisciplinary chair of physics and chemistry, and the physicist Matthias Staudacher combines the subjects of mathematics and physics. The same combination is also the responsibility of Alexander von Humboldt Professor Dirk Kreimer. Like Staudacher, this mathematician applies himself to the second focal subject of the IRIS portfolio: “space time material”. This takes up the natural scientists’ dream of describing the four fundamental forces in a unified theory. On this tricky search for the Theory of Everything, IRIS is collaborating with CERN in Geneva, the largest research centre in Europe.

AUS LEIDENSCHAFT FÜR PERFEKTION

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Auch personell wird es Verstärkung geben. Eine neue Professur für das Fachgebiet „Hybride Bauelemente“ wird gerade besetzt. „Es handelt sich um eine Brückenprofessur, die Themen aus Chemie und Physik verbinden soll“, sagt Puhlmann. Solche fächerübergreifenden Konstruktionen sind charakteristisch für IRIS. So besetzt der HU-Physiker Norbert Koch, der auch am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) forscht, bereits eine Brückenprofessur für die Kombination Physik/Chemie und der Physiker Matthias Staudacher verbindet die Fächer Mathematik und Physik. Dieselbe Kombination verfolgt der Alexander-vonHumboldt-Professor Dirk Kreimer. Der Mathematiker widmet sich wie Staudacher dem zweiten IRISSchwerpunkt „Raum-Zeit-Materie“. Dabei geht es um den alten Traum der Naturwissenschaftler, die vier Elementarkräfte und ihre Wechselwirkungen mit einer einheitlichen Theorie beschreiben zu können. Bei der verzwickten Suche nach der Weltformel kooperiert IRIS mit dem größten europäischen Forschungszentrum, dem CERN in Genf. // pj

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// Patient im NanoActivatorT von MagForce zur Tumorbehandlung. Patient in MagForce's NanoActivatorT for cancer treatment. //

// Sie beschichten Mikrokapseln, zerstören Krebsgeschwüre mithilfe injizierter Nanopartikel und geben lebenden Zellen Messsonden zu fressen. Junge Adlershofer Mikrosystemtechnik-Unternehmen wie MagForce, Surflay Nanotec oder NanoBioAnalytics entwickeln im Zentrum für Mikrosysteme und Materialien (ZMM) neue Wege im Kampf gegen Krebs und andere Menschheitsgeißeln.
ars Dähne ist einer dieser Protagonisten. Mit zwölf Mitarbeitern hat sich der Gründer von Surflay Nanotec auf die Layer-by-LayerBeschichtung winziger Kapseln und Partikel spezialisiert, gegen die Sandkörner Riesen sind. Mit Ladungswechseln lagern sie wenige Nanometer dünne Schichten an Oberflächen an; und das selbst innerhalb von Nano-Poren. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter. Die Oberflächenmodifikation sorgt für völlig neue Materialeigenschaften: Öltröpfchen verteilen sich gleichmäßig in Wasser, hoch empfindliche Lipid-Hüllen um mikrometerfeine Luftbläschen werden reißfest. Die Entwickler können magnetische, fluoreszierende oder radioaktive Marker ebenso wie Biomoleküle in die Beschichtungen einbauen. Etwa DNA, die als Fracht von Kontrollpartikeln Laborprozesse „eichen“ könnte. „Wenn pathogene – also potenziell krank machende – Keime per DNA-Analyse nachgewiesen werden sollen, müssen

den Zellen abweicht. Auch lassen sich mit den eingeschleusten Messpartikeln Sauerstoffgehalt und pHWerte in den Zellen bestimmen. Die benachbarte MagForce AG ist mit ihrem Nanotherm-Verfahren schon so weit, Menschen mit magnetischen Nanopartikeln zu behandeln. Bei dem EU-weit zugelassenen Verfahren werden diese in bösartige Hirntumore injiziert und per Wechselmagnetfeld in Schwingung versetzt. Dabei erhitzt das Tumorgewebe punktuell auf bis zu 70 Grad Celsius. Kombiniert mit Strahlen- oder Chemotherapie haben Patienten mit einem bisher in 97 Prozent aller Fälle tödlichen Glioblastom deutlich erhöhte Überlebenschancen. MagForce ist momentan dabei, das Verfahren bei Onkologen bekannt zu machen und strebt Zulassungen für weitere Indikationen wie Bauchspeicheldrüsenund Prostatakrebs an. // pt

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Laboranten die Prozessparameter exakt einhalten“, so Dähne. Ob sie es getan haben, werde anhand definierter Freisetzung mitprozessierter Kontroll-DNA sichtbar. Oberflächen, auf die Tumore oder bestimmte Körperzellen Appetit haben, sind ebenfalls denkbar. Sie könnten Messsonden direkt in die relevanten Zellen einschleusen. „Im Körper ist das noch Zukunftsmusik“, relativiert Dähne. Doch beim ZMM-Nachbarn NanoBioAnalytics ist es gelungen, beschichtete Partikel als Mikrosonden von lebenden Zellen fressen zu lassen und die dabei von diesen Zellen ausgeübten Kräfte zu messen. Das ist für Krebsforscher interessant, da das biomechanische Verhalten kanzerogener von gesun-

They coat microcapsules, destroy cancerous growths with the aid of injected nanoparticles, and feed measuring probes to living cells. New Adlershof microsystems engineering companies like MagForce, Surflay Nanotec, and NanoBioAnalytics are developing new ways to combat cancer and other scourges of humanity at the Centre for Materials and Microsystems (CMM).
ars Dähne is one of the protagonists. With twelve employees, the founder of Surflay Nanotech specialises in the layer by layer coating of tiny capsules and particles that make grains of sand look like veritable giants. Under charge changing processes, they deposit on surfaces in coatings only a few nanometres thick, even in nanopores.
continued on page 16 //

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// Medizinischer Fortschritt aus dem Zwergenreich Medical progress on the tiniest of scales //
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// Mithilfe der Layer-by-Layer Technologie funktionalisierte Partikel

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Particles functionalised with layerby-layer-technology //

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A nanometre is a billionth of a metre. This surface modification gives rise to all-new material properties: oil drops are distributed evenly in water, and highly sensitive lipids enveloping micrometre air bubbles become tear resistant. The developers can integrate magnetic, fluorescent, or radioactive markers and even biomolecules in their coatings. These include e.g. DNA that as cargo in control particles could “calibrate” laboratory processes. “When DNA analysis is to identify pathogens, i.e. potential causes of disease, lab technicians must adhere precisely to the process parameters,”
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explained Dähne. Whether they have done so can be visualised with the defined release of coprocessed control DNA. Surfaces that promote the growth of tumours or certain body cells are also conceivable. They could smuggle measuring probes directly into the relevant cells. Dähne was quick to put it into perspective: “This is still pie in the sky for physiology.” Yet the CMM’s neighbour NanoBio Analytics has succeeded in feeding coated particles functioning as microprobes to living cells and in measuring the forces these cells exert. This is interesting for cancer researchers because carcinogenic and healthy cells differ in their biomechanical behaviour. Once en-

sconced, the measuring particles can also determine the oxygen content and pH values in the cells. The neighbouring MagForce AG has already progressed so far with its Nanotherm method that magnetic particles can be used to treat people. This method approved throughout the EU involves injecting these particles into malignant brain tumours and inducing oscillations by means of an alternating magnetic field. This causes the tumour tissue to heat up locally to a temperature as high as 70 °C. When treated in combination with radio- or chemotherapy, patients with a glioblastoma – leading to death in 97 percent of all cases – have considerably greater chances of survival. MagForce is currently announcing this method to oncologists and targeting approvals for other indications like pancreatic and prostate cancer.

// Im Kleinen ganz groSS
// Wenn Satelliten im Weltraum kreisen, ist daran oft Technologie aus Berlin beteiligt: In Adlershof ansässige Unternehmen sind führend im Bereich der Kleinsatelliten.

Grand in miniature //

Satellites orbiting in space are often the collaboration of technologies from Berlin: companies based in Adlershof are leaders in the field of small satellites. //

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m Besprechungszimmer der Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH (Astrofein) sind die an der Wand hängenden Auszeichnungen nicht zu übersehen. Sie alle haben mit Kleinsatelliten zu tun. So entwickelten die knapp 80 Mitarbeiter von Geschäftsführer Michael Scheiding beispielsweise den Satellitenbus für den Kleinsatelliten TET-1. „Unsere Entwicklung hat den Vorteil, dass sie äußerst zuverlässig ist und unterschiedlichste Nutzlasten transportieren kann“, erläutert Scheiding. Eine weitere Entwicklung des 1993 gegründeten Unternehmens ist der Single Picosatellite Launcher. Dieser sorgt dafür, dass Picosalliten – das sind winzige, nur etwa

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Ebenfalls im ZMM ihren Sitz hat die Berlin Space Technologies GmbH (BST). Sie konzentriert sich ganz auf den Bereich der Kleinsatelliten: LEOS (Low Earth Orbit Satellite) heißt ihr kühlschrankgroßer Kleinsatellit, der aus einem an der TU Berlin entwickelten Vorgängermodell hervorgegangen ist. Zum Programm gehören darüber hinaus Satellitenkomponenten wie Reaktionsräder und die weltweit kleinste Lagekontrolleinheit. „Die meisten unserer Kunden sind Raumfahrtagenturen, Hochschulen und Firmen in Entwicklungs- und Schwellenländern“, sagt Tom Segert, Director of Business Development und Mitgründer von BST. Dabei hat sich das Unternehmen auf kostengünstige Lösungen spezialisiert. „Unser Ansatz ist, die Satelliten nicht immer komplizierter zu machen, sondern im Gegenteil die Zahl der Komponenten zu reduzieren und so die Fehleranfälligkeit zu verringern“, erläutert Segert. Außerdem bietet BST ein Training im Umgang mit Satellitentechnologie an. Wenn die Kunden dann selbst Satelliten bauen, entrichten sie dafür eine Lizenzgebühr. Bei alledem profitieren die Satellitenspezialisten von der Vernetzung der in Adlershof ansässigen Raumfahrtunternehmen. Um die Zukunft machen sie sich keine Sorgen: „Unsere Auftragslage ist sehr gut“, freut sich Tom Segert von BST. Und Michael Scheiding von Astrofein stellt zufrieden fest: „Die Kleinsatellitentechnik setzt sich immer mehr durch.“ // ch

Astrofein is not the only company in Adlershof to specialise in satellite technology. Another is Space Structures GmbH that was founded in 2011 in Bremen and runs a Berlin office at the Adlershof Centre for Materials and Microsystems (CMM). One of the projects involving this company headed by Managing Directors Benjamin Braun und Florian Ruess is called SmallGEO. This is a European satellite platform serving primarily the telecommunications sectors. Among their achievements, the Space Structures team calculated the mechanical loads that the frame supporting the satellite platform can safely bear. In 2014, the first satellites of the SmallGEO mission are to be stationed in orbit. Also a resident of the CMM is Berlin Space Technologies GmbH (BST). This concentrates exclusively on the field of small satellites: LEOS (Low Earth Orbit Satellite) is about as big as a refrigerator and is the successor to a model developed at the TU Berlin. The portfolio also includes satellite components like reaction wheels and the world’s smallest position controller. “Most of our customers are space agencies, universities, and companies in developing and newly industrialising countries,” said Tom Segert, Director of Business Development and cofounder of BST. The company then started to specialise in low cost solutions. “Our approach is not to increase satellite complexity, but in contrast to reduce the number of components and hence their susceptibility to
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// Michael Scheiding, Geschäftsführer der Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH Michael Scheiding, Director of Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH //

// Tom Segert, Director of Business Development und Mitgründer von BST Tom Segert, Director of Business Development and cofounder of BST //

faults,” explained Segert. In addition, BST offers training courses in how to handle satellite technology. Customers can then pay a licence fee when they start building their own satellites. In all of this, the satellite specialists profit from the network of space companies based in Adlershof. For them, the future holds no worries. Tom Segert of BST is pleased: “Our order situation is highly encouraging.” And also Michael Scheiding of Astrofein concludes with satisfaction:“Small satellite technology is making good headway.”

ein Kilogramm schwere Satelliten – wohlbehalten das Weltall erreichen. Ergänzt wird die Angebotspalette durch Komponenten wie zum Beispiel Reaktionsräder, die eine korrekte Positionierung von Satellitenkameras erlauben. Astrofein ist nicht das einzige Unternehmen in Adlershof, das sich auf Satellitentechnik spezialisiert hat. Ein anderes ist die Space Structures GmbH, eine 2011 in Bremen gegründete Firma mit Berliner Büro im Adlershofer Zentrum für Mikrosysteme und Materialien (ZMM). Eines der Projekte, an dem das Unternehmen um die Geschäftsführer Benjamin Braun und Florian Ruess beteiligt ist, heißt SmallGEO. Das ist eine europäische Satellitenplattform, die hauptsächlich Telekommunikationsanwendungen dient. Das Space-Structures-Team hat unter anderem ausgerechnet, welche mechanische Belastung das Grundgerüst der Satellitenplattform aushält. 2014 sollen die ersten Satelliten der SmallGEO-Mission im Orbit stationiert werden.
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t Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH (Astrofein), the walls of the conference room proudly display an array of awards that cannot fail to impress. They all have something to do with small satellites. For instance, the employees numbering nearly eighty under Managing Director Michael Scheiding developed the bus for the microsatellite TET-1.“The advantages of our development are its extreme reliability and its huge range of payloads,” explained Scheiding. Another development of this company set up in 1993 is the Single Picosatellite Launcher. This is responsible for the safe transport of picosatellites, i.e. tiny satellites weighing only about one kilogram, into space. The portfolio is supplemented with components like e.g. reaction wheels that permit precise positioning of satellite cameras.

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