Eine Siliziumscheibe von 20 cm Durchmesser und weniger als einen Millimeter dünn liegt auf jedem Platz bereit als die Mädchen zum Girls’Day am Fraunhofer EMFT eintreffen. Die feinen Strukturen, die auf diesen sogenannten Wafern zu sehen sind – Schaltkreise und andere elektronische Bauelemente – lassen schon erahnen: heute geht es um kleinste Systeme. In die ebenso kleine wie faszinierende Welt der Quanten tauchen die Schülerinnen dann auch direkt ein, mit einem Vortrag, der die Fragen klärt, was genau eigentlich Quanten sind, und wie Forscher:innen deren außergewöhnliche Eigenschaften für Quantencomputer ausnutzen wollen.
Ein Tag als Mikrotechnologin: MQV-Girls’Day am Fraunhofer EMFT
15 Schülerinnen im Alter von 14 und 15 Jahren nahmen am Girls’Day-Angebot des Munich Quantum Valley (MQV) teil, das in diesem Jahr in Zusammenarbeit mit dem und am Fraunhofer-Institut für Elektronische Mikrosysteme und Festkörper-Technologien (EMFT) stattfand.
Laborführungen und Workshops
Hauchdünne Kabel, kleinste Sensoren und, je nach Beschichtung, in den unterschiedlichsten Farben reflektierende Wafer: Wie das Fraunhofer EMFT sich die winzigen Technologien praktisch zunutze macht, wurde bei einer Führung durch das Institut mit seinen zahlreichen Laboren und ausgestellten Exponaten anschaulich. Einen Blick in den Reinraum konnten die Schülerinnen auch werfen, zumindest zunächst nur vom Besuchergang aus durch das Fenster. Welcher Aufwand betrieben wird, um die Luft im Reinraum fast völlig frei von Partikeln zu halten und was das für den Arbeitsalltag der Wissenschaftler:innen bedeutet, faszinierte die Mädchen besonders.
Ein Highlight, das bei keiner Laborführung fehlen darf, war das Kryo-Labor, mit dem golden funkelnden Kryostaten. Die Bestätigung, dass es sich um echtes Gold handelt, „aber nur die Beschichtung, Massivgold ist es leider doch nicht“, erntete anerkennende Blicke der Schülerinnen.
Weiter ging es mit Workshops, in denen die Mädchen selbst Hand anlegen durften, organisiert von Wissenschaftlerinnen des Fraunhofer EMFT, die auch einen persönlichen Einblick in ihre Arbeit als Forscherinnen geben konnten. In den kleineren Workshop-Gruppen lebten die anfangs zurückhaltenden Schülerinnen auf und freuten sich, ihr theoretischen Wissen aus dem Physik-Unterricht praktisch ausprobieren zu können. "URI!", schallte es wie aus der Pistole geschossen aus gleich mehreren Mündern, als nach dem Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand gefragt wurde – Kenner:innen wissen, dass damit das Ohmsche Gesetz gemeint ist. Mit der Formel im Hinterkopf bauten die Mädchen dann kleine Stromkreise, legten Spannung an und maßen verschiedene Widerstände. Besonders viel Spaß hatten die Schülerinnen auch mit der Wärmebildkamera, durch die sie beobachten konnten, dass an dem Widerstand Wärme entsteht. Daniela Zahn, Wissenschaftlerin am Fraunhofer EMFT, erklärte, dass so auch Fehler auf den Wafern gesucht werden. An Stellen, an denen mehr Wärme entsteht, stimmt meistens etwas nicht.
Was hat Schokolade mit Lichtgeschwindigkeit zu tun?
Wie entstehende Wärme auch andere, sonst unsichtbare, Phänomene sichtbar macht, zeigte ein Experiment, deren Hauptakteure ein Mikrowellenherd und eine Tafel Schokolade waren. Dass mittels Mikrowellen die Qubits auf den Chips im Kryostaten angesteuert werden, lernten die Mädchen zuvor im Kryo-Labor. Dass Mikrowellen Essen erwärmen können, kannten selbstverständlich alle Schülerinnen aus der heimischen Küche. Dass man mit der Wellenlänge, die über die Schmelzzentren in der Schokolade bestimmt wird, und der Frequenz der Mikrowelle die Lichtgeschwindigkeit bestimmen kann – das war für alle neu. Umso beeindruckender war das Ergebnis, das nahe am tatsächlichen Wert lag.
Eine Gruppe von vier Schülerinnen, mehr passen nicht in den engen Raum, durfte sich das Reinraumlabor von innen ansehen. Dazu gehörte natürlich, sich zuerst die Ganzkörper-Schutzkleidung, von Überschuhen bis Kopfbedeckung, überzuziehen, bevor die Mädchen selbst mit den Werkzeugen im Reinraum hantieren durften. Wie viel Feingefühl die Doktorandin Alexandra Schewski hier täglich braucht, um mit den unglaublich dünnen Materialien zu hantieren, konnten die Schülerinnen mit der Vakuum-Waferpinzette ausprobieren.
Mit der Erkenntnis, dass der Beruf der Wissenschaftlerin überaus vielfältig ist und sich auch abseits des Labors abspielen kann, endete der diesjährige MQV-Girls’Day am Fraunhofer EMFT. Die Wafer durften sich die Schülerinnen als Andenken an die winzigen Technologien mitnehmen.