Instituto Leibniz de Ingeniería de Superficies

El Instituto de Ingeniería de Superficies (IOM) surgió del "Instituto para la Separación Física de Materiales", fundado en 1957 bajo la dirección del profesor Justus Mühlenpfordt . Posteriormente, este instituto pasó a llamarse "Instituto de Isótopos Estables" (ISI).

Tras una reforma de la academia (1968-1972), el ISI se disolvió, pero pasó a denominarse "Instituto Central de Investigación de Isótopos y Radiación" (ZfI) y fue dirigido por el profesor Klaus Wetzel hasta 1989 (formalmente 1990). Ambos institutos pertenecían a la Academia de Ciencias de la RDA .

Como parte de la reforma universitaria, se decidió que las academias y universidades debían centrar su investigación en la solución de problemas importantes para el desarrollo de la sociedad socialista, la economía nacional, el sistema de salud, la educación y la cultura en la RDA (§ 2 del reglamento de investigación). En consecuencia, la investigación en el instituto estaba sujeta a las influencias y deseos del Estado. Para más información, véase ^{[ 2 ] .}

Los principales temas de trabajo en el ZfI fueron: tecnología de aceleradores, endurecimiento de películas delgadas mediante haces de electrones , química de la radiación aplicada , biología de la radiación aplicada , tecnología de haces de iones y radiólisis pulsada .

El Instituto de Ingeniería de Superficies (IOM) se fundó oficialmente el 1 de enero de 1992 como Instituto de la Lista Azul de la Asociación Leibniz . El director fundador fue el profesor Frieder Bigl. Esto fue precedido por la disolución del ZfI el 31 de diciembre de 1991 como parte de la reorganización de los institutos de investigación tras la reunificación alemana . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

En 1991, un comité fundador presidido por el profesor Klaus Bethge ya estaba planificando la creación de la nueva fundación. En este contexto, se decidió que el nuevo instituto se llamaría "Institut für Oberflächenmodifizierung eV" (Instituto Leibniz de Ingeniería de Superficies) y que sería una asociación registrada . Asimismo, se decidió que el instituto figuraría en la Lista Azul.

El IOM se dividió en dos departamentos: «Tecnología de haces iónicos», dirigido por el profesor Frieder Bigl, y «Tecnología de haces de electrones», dirigido por el profesor Reiner Mehnert. Ambos departamentos también se dividieron en grupos de trabajo y se centraron en el desarrollo de dispositivos o en temas orientados a la aplicación. La cooperación interdisciplinaria fue un objetivo claramente definido para ambos departamentos desde el principio. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

A mediados del año 2000, el profesor Bernd Rauschenbach asumió la dirección del Instituto, sucediendo al profesor Frieder Bigl.

El departamento de "Tecnología de haces iónicos" fue asumido por el profesor Rauschenbach. Bajo su dirección, se llevaron a cabo investigaciones en varios grupos de trabajo sobre temas como fundamentos y nuevas aplicaciones, procesamiento de precisión de superficies, fundamentos de tecnología de dispositivos y estructuración y ablación láser . ^{[ 6 ]}

El departamento de "Tecnología de haces de electrones" estuvo dirigido por el profesor Mehnert hasta enero de 2005, después de lo cual el profesor Michael Buchmeiser asumió este cargo a partir de enero de 2006. Los distintos grupos de trabajo de este departamento abordaron los siguientes temas: tecnología de haces de electrones, tecnología de aceleradores , modificación de polímeros ( plasma ) e ingeniería de procesos . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

En otoño de 2001, se construyó un edificio adicional que incluía una nave tecnológica para albergar plantas piloto, una sala limpia , laboratorios físicos y químicos y numerosas oficinas para los empleados. En 2003-04, se inició y finalizó una ampliación de laboratorios y oficinas, así como un nuevo edificio de transferencia de tecnología. ^{[ 7 ] [ 9 ]}

En 2010, el instituto contaba con alrededor de 150 empleados. Los científicos continuaron realizando investigaciones en los campos de la interacción de iones, plasma, electrones y fotones con superficies y películas delgadas . ^{[ 10 ]}

El departamento de "Tecnología de Haces Iónicos" pasó a llamarse "Departamento de Física" y quedó dirigido por el profesor Rauschenbach, quien continuó siendo el director del Instituto. En 2010, existían grupos de trabajo sobre los siguientes temas:

· Procesamiento de precisión de la superficie

Desarrollo de procesos Plasmajet

• Conceptos básicos de la tecnología de dispositivos

• Estructuración láser y ablación láser

· Deposición y estructuración de capas

· Interfaces y recubrimientos inorgánicos/orgánicos

El departamento de "Tecnología de haces de electrones" pasó a llamarse "Departamento de Química", pero permaneció sin director tras la marcha del profesor Michael Buchmeiser en 2009. El profesor Bernd Abel, quien también se convirtió en subdirector del IOM, asumió la dirección del departamento en mayo de 2012. ^{[ 11 ]} En 2010, existían grupos de trabajo sobre los siguientes temas:

• Investigación básica sobre capas de polímeros

· Capas funcionales

Modificación de polímeros

• Polímeros biofuncionales

En mayo de 2012, se inauguró el Centro Nanoanalítico de Leipzig (LenA) para conmemorar el 20.º aniversario del instituto. El instrumento central del centro LenA es un microscopio electrónico de transmisión (TEM) de alta resolución modelo "Titan", que permite realizar investigaciones de ciencia de materiales a escala atómica . ^{[ 11 ]}

En 2015, el "Laboratorio de Aplicaciones Hertz" (actualmente: Laboratorio de Haces de Electrones Hertz) y la instalación de un acelerador de electrones de 10 MeV crearon una infraestructura única en Alemania para la investigación básica en el campo de la ciencia de los materiales y para proyectos relacionados con la industria sobre la modificación de materiales mediante electrones de alta energía (hasta 10 MeV). ^{[ 12 ]}

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  Microscopio electrónico de transmisión (TEM) analítico con corrección de aberraciones en el centro nanoanalítico de Leipzig (LenA). Dispositivo a gran escala del IOM. (© IOM; Foto: Yvonne Bohne)
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  Acelerador de electrones de 10 MeV (Fa. Mevex, Canadá). Dispositivo grande en la OIM. (© OIM; Foto: Jan Woitas)

El nuevo centro de aplicaciones del IOM (APZ, por sus siglas en inglés) se inauguró en otoño de 2016. El APZ es una plataforma tecnológica que sirve para transferir a la industria las tecnologías desarrolladas en el instituto. Para ello, el centro cuenta con instalaciones de alta tecnología, como un sistema de recubrimiento para la producción de sistemas multicapa a base de polímeros, un acelerador de electrones de baja energía para la modificación de membranas, sistemas de procesamiento de plasma y haz de iones , y grabado asistido por haz de iones de componentes ópticos . ^{[ 13 ]} En 2016/2017 también se adquirieron otros dos equipos importantes: en primer lugar, un sistema de haz de iones fino (FIB) para la preparación de muestras con un haz de iones focalizado y, en segundo lugar, un espectrómetro Raman , que puede utilizarse para investigar la estructura y la unión de los materiales. ^{[ 13 ]}

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  Sistema de haz de iones de alta resolución (FIB) para la preparación de muestras con haz de iones focalizado en el IOM. (© IOM; Foto: Agnes Mill)
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  Espectrómetro Raman para el análisis de la estructura y los enlaces de los materiales en el IOM. (© IOM; Foto: Stephan Görsch)

El 1 de septiembre de 2017, el profesor André Anders fue nombrado director del IOM, en sustitución del profesor Bernd Rauschenbach como director del Instituto. Al mismo tiempo, asumió la dirección del Departamento de Física. ^{[ 13 ]}

En 2020 se completó un laboratorio para investigar los procesos de deposición de plasma al vacío. ^{[ 14 ]}

El 3 de marzo de 2025, el profesor Benjamin Dietzek-Ivanšić asumió el cargo de Director Científico del IOM. ^{[ 15 ]}

Área de investigación 1: Superficies de ultraprecisión

Esta área de investigación se centra en tecnologías basadas en haces para el procesamiento y la conformación ultraprecisos de superficies, áreas cercanas a la superficie y películas delgadas. Es posible la micro y nanoestructuración con especificaciones objetivo hasta el rango subnanométrico . ^{[ 17 ]}

Área de investigación 2: Recubrimientos de barrera y de precisión

Esta área de investigación examina la producción de películas delgadas y recubrimientos a temperaturas de proceso relativamente bajas. Se analizan los principios básicos, las tecnologías y las aplicaciones de estos recubrimientos. ^{[ 18 ]}

Área de investigación 3: Superficies biocompatibles y bioactivas

La investigación se centra en el desarrollo de nuevos biomateriales inteligentes en interfaces y superficies que permiten el control/conmutación externa. Se emplean métodos, experimentos y modelos personalizados para proporcionar una comprensión básica integral de la física, que posteriormente puede aplicarse en contextos biomédicos y bioanalíticos . ^{[ 19 ]}

Área de investigación 4: Superficies de filtros de membrana porosos

Esta área de investigación estudia nuevas tecnologías para la funcionalización y caracterización de polímeros porosos mediante métodos radioquímicos. Los sistemas de filtración basados ​​en membranas se utilizan en numerosas aplicaciones, como la hemodiálisis , la purificación de agua y la producción de bebidas. ^{[ 20 ]}

Incubadora: Proyectos exploratorios

El área de "Proyectos exploratorios" actualmente consta de dos grupos de trabajo: El grupo "Superficies moleculares funcionalizadas conmutables" se ocupa de la electrónica molecular y la espintrónica . ^{[ 21 ]}

El segundo grupo de trabajo "Modificación de superficies con iones moleculares seleccionados por masa" (laboratorio conjunto con la Universidad de Leipzig) utiliza espectrometría de masas preparativa para depositar iones moleculares grandes intactos en superficies. ^{[ 22 ]}

Las cuatro áreas de investigación de la OIM cuentan con el apoyo de unidades transversales con tareas transversales. Cada unidad transversal se gestiona de forma independiente desde el punto de vista organizativo.

Las unidades de sección transversal actuales son:

Modelado y simulación

En esta unidad, el trabajo experimental dentro del instituto está acompañado y optimizado por modelos matemáticos . ^{[ 23 ]}

Herramientas

La unidad tiene la tarea de proporcionar herramientas de plasma y chorro abrasivo para el trabajo que se realiza en el instituto, algunas de las cuales son únicas y no están disponibles comercialmente. ^{[ 24 ]}

Servicio de caracterización y análisis de materiales

La unidad transversal "Servicio Analítico y de Caracterización de Materiales" proporciona a todos los grupos de trabajo del instituto métodos analíticos extensos, por ejemplo, para la caracterización de superficies o procesos de imagen. ^{[ 25 ]}

Infraestructura de investigación y equipos a gran escala

El IOM cuenta con una infraestructura de investigación bien equipada, especialmente en el área de equipos científicos a gran escala. Esto incluye un microscopio electrónico de transmisión con corrección de aberración esférica en el centro nanoanalítico de Leipzig (LenA) y el acelerador de electrones de 10 MeV en el laboratorio de haces de electrones Hertz. ^{[ 26 ]}

Centro de aplicaciones de la OIM (APZ)

Uno de los objetivos es transferir los desarrollos tecnológicos de la escala piloto a la utilización comercial ( escalamiento ), particularmente en las industrias óptica y química, la tecnología de semiconductores, la ingeniería mecánica y la tecnología médica . ^{[ 27 ]}