MST Lecture Series - Von intelligenten Materialien bis zu Sensoren

Vibrationsbasierte Energiegewinnung unter Verwendung nichtlinearer dynamischer Phänomene

Dr. Hassen M. Ouakad erwarb 2007 an der Polytechnischen Schule von Tunesien den B.Sc. in Mechanik und Strukturen mit Auszeichnung. Im Jahr 2008 erlangte er einen Master-Abschluss in Computational Mechanics im Rahmen eines gemeinsamen Graduiertenprogramms der tunesischen Polytechnischen Schule und der Virginia Tech, VA, USA. Danach wechselte er zum MEMS-Charakterisierungs- und Bewegungslabor der State University of New York in Binghamton (NY, ISA), wo er 2010 den Doktortitel erhielt. Im Januar 2011 wechselte er als Postdoc-Forschungsassistent an das Petroleum Engineering Department der Texas A&M University in der Bildungsstadt Doha im Staat Katar. Im September 2011 wechselte er als Assistenzprofessor an den Fachbereich Maschinenbau der King Fahd University. Im April 2016 wurde er zum außerordentlichen Professor befördert. Seit September 2018 ist er außerordentlicher Professor an der Fakultät für Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen der Sultan-Qaboos-Universität (SQU) in Oman, wo er derzeit das Labor für mechanische Systeme leitet. Dr. Ouakad wurde 2010 mit dem Preis für herausragende Forschungsleistungen der Watson School der State University of New York in Binghamton, NY, USA, ausgezeichnet. Im Mai 2016 und im April 2017 wurde er vom Engineering College der King Fahd University mit dem Excellence in Teaching und dem Excellence in Academic Advising Award ausgezeichnet. Darüber hinaus wurde er im Mai 2018 mit dem Excellence in Research Award des Dekanats für wissenschaftliche Forschung der KFUPM ausgezeichnet. Dr. Ouakad entwickelte und untersuchte numerische/experimentelle Techniken, um miniaturisierte Geräte zu charakterisieren, die auf nicht-parallelen Platten mit elektrischen Betätigungsfeldern basieren. Er ist Autor und Mitautor von mehr als neunzig wissenschaftlichen Artikeln, die in hochrangigen internationalen Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht wurden. Seine Arbeit wurde mehr als 1700 Mal zitiert und sein H-Index beträgt 20.

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Design von intelligenten Materialien und Schnittstellen für fortgeschrittene Technologien

Dr. Igor Pašti ist außerordentlicher Professor an der Universität Belgrad, Fakultät für Physikalische Chemie. Er unterrichtet Elektrochemie und elektrochemische Kinetik, Materialwissenschaften, Oberflächenwissenschaften und speziell konzipierte Kurse über Kohlenstoffmaterialien wie Graphen. Er betreute 9 Doktorarbeiten und über 30 Diplom- und Masterarbeiten. Sein Forschungsschwerpunkt liegt auf dem rechnerischen Entwurf und der Entwicklung neuartiger Materialien für Energieumwandlungsanwendungen. Bislang hat er über 120 Arbeiten in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht, 3 Universitätslehrbücher verfasst und drei nationale Patente angemeldet. Seine Arbeiten wurden über 2500 Mal zitiert, mit einem h-Index von 29 (Google Scholar). Er leitet derzeit ein nationales und drei internationale Projekte und hat bisher an 16 internationalen Projekten teilgenommen. Dr. Pašti ist auch assoziierter Forscher der KTH-Royal Institute of Technology, Stockholm, Schweden, in der Abteilung für Materialwissenschaft und -technik. Er ist außerdem Mitglied des Redaktionsausschusses der Zeitschrift Catalysts und Gutachter für über 50 internationale Fachzeitschriften.

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Drahtloses Aufladen für IoT-Geräte

M.Sci Dipl.-Ing Ghada Bouattour erwarb 2014 und 2015 das Diplom in Elektrotechnik und den Master in Embedded Engineering an der National School of Engineers of Sfax (ENIS), Sfax, Tunesien. Derzeit promoviert sie an der Universität von Sfax, Sfax, und der Technischen Universität Chemnitz (TUC), Chemnitz, Deutschland. Zu ihren Forschungsinteressen gehört die drahtlose Energieübertragung über induktive Verbindungen.

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Intelligente Materialien für die Energiegewinnung

Dr. Ayda Bouhamed erwarb 2012 ihr Diplom in Elektrotechnik und Maschinenbau an der Nationalen Ingenieurschule von Sfax, Tunesien. Sie promovierte 2018 in Elektrotechnik an der Technischen Universität Chemnitz und in Maschinenbau an der Nationalen Ingenieurschule von Sfax. Sie arbeitet als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Professur für Mess- und Sensortechnik (MST). Ihr Forschungsinteresse gilt der Entwicklung von smarten Sensoren auf Basis von kohlenstoffhaltigen Materialien sowie Polymerkompositen zur Realisierung von Nanogeneratoren.

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Piezoelektrische Wandler: Grundlagen und Lösungen für das Energiemanagement

Dr. Slim Naifar promovierte 2018 in Elektrotechnik an der Technischen Universität Chemnitz und in Maschinenbau an der Nationalen Ingenieurschule von Sfax. Er schloss 2013 seinen Master-Abschluss in Robotik an der Nationalen Ingenieurschule von Sfax, Tunesien, in Zusammenarbeit mit der Rice University in Texas, USA, ab. Von 2009 bis 2012 studierte er Maschinenbau an der Nationalen Ingenieurschule von Sfax, Tunesien, wo er sich auf den Bereich Materialwissenschaften und Strukturen spezialisierte. Derzeit ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Mess- und Sensortechnik an der Technischen Universität Chemnitz. Zu seinen Forschungsinteressen gehören Wandler, die Schwingungsenergie ernten, magnetostriktive und piezoelektrische Wandler und elektromagnetische Wandler.

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Beschleunigung der Präzisionsmedizin durch Mikrofluidik, elektrische Felder und maschinelles Lernen

Dr. Federica Caselli ist außerordentliche Professorin für Biomedizintechnik an der Universität Rom Tor Vergata. Sie hat einen Abschluss in Medizintechnik und Mathematik und promovierte in fortgeschrittenen Berechnungsmethoden der Biomechanik. Dr. Casellis Forschungsarbeiten befassen sich mit der Entwicklung von Lab-on-a-Chip-Geräten für die Diagnostik und die Biowissenschaften, mit besonderem Schwerpunkt auf der mikrofluidischen Impedanzzytometrie. Sie sucht nach neuen Lösungen für die biophysikalische Phänotypisierung und Manipulation von Einzelzellen, indem sie modellbasierte Geräteentwicklung, Signalverarbeitung und Datenanalyse einsetzt. Sie hat etwa hundert Beiträge in Fachzeitschriften, Konferenzberichten und Buchkapiteln veröffentlicht und wurde mit einem Stipendium des Programms "Wissenschaftliche Unabhängigkeit junger Forscher" ausgezeichnet.

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Metallorganische Gerüste als neue Materialien für verschiedene sensorische Anwendungen

Dr. Osama Shekhah ist Senior Research Scientist und Gruppenleiter in der FMD3-Gruppe von Prof. Mohamed Eddaoudi an der King Abdullah University of Science and Technology im Königreich Saudi-Arabien. Er promovierte 2004 an der Freien Universität Berlin und am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft unter der Leitung von Prof. R. Schlogl auf dem Gebiet der physikalischen und Oberflächenchemie. Es folgte ein Jahr als Postdoc am Fritz-Haber-Institut in Berlin. Im Jahr 2005 war er als Austauschbesucher an der Stanford University in den USA und wechselte dann als wissenschaftlicher Mitarbeiter in die Arbeitsgruppe Physikalische Chemie von Prof. C. Woll an der Ruhr-Universität Bochum. Im Jahr 2009 wechselte er an das Karlsruher Institut für Technologie in Deutschland zu Prof. C. Woll als Gruppenleiter am Institut für funktionelle Grenzflächen. Er ist Mitautor von über 100 begutachteten Artikeln auf dem Gebiet der Oberflächenwissenschaften, Katalyse und funktionellen Materialien und deren Anwendung.

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Plasmonen zur Verbesserung der optischen Erkennung von chemischen Stoffen

Prof. Evgeniya Sheremet wurde 2015 an der Technischen Universität Chemnitz im Fachbereich Experimentalphysik für ihre Dissertation "Mikro- und Nano-Raman-Charakterisierung organischer und anorganischer Materialien" promoviert. Anschließend setzte sie ihre Arbeit zur Nanocharakterisierung einschließlich Finite-Elemente-Simulationen des elektromagnetischen Feldes in der Arbeitsgruppe Festkörperoberflächenanalyse der TU Chemnitz fort. Seit 2017 ist sie ordentliche Professorin an der Polytechnischen Universität Tomsk, Russland, wo sie ihre Arbeit als Gruppenleiterin auf dem Gebiet der Nanospektroskopie und flexiblen Elektronik fortsetzt.

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Neuausrichtung der Muskelbewertung durch den Einsatz von elektrischen Impedanztechnologien: Von der Muskeldystrophie zum Mars

Prof. Seward Rutkove ist Professor für Neurologie an der Harvard Medical School und Leiter der Abteilung für neuromuskuläre Erkrankungen in der Abteilung für Neurologie am Beth Israel Deaconess Medical Center. Mit Unterstützung der NIH konzentriert sich die medizinische Forschung von Dr. Rutkove auf die Anwendung innovativer Techniken zur Beurteilung neuromuskulärer Erkrankungen und Muskelfunktionsstörungen mit Schwerpunkt auf elektrischen Impedanz- und Ultraschallmethoden. Zu seinen Forschungsbemühungen gehört auch die Untersuchung von analogen Modellen der partiellen Schwerkraft bei Nagetieren, die von der NASA unterstützt wurden und werden. Als Forscher mit über 200 Veröffentlichungen ist er derzeit Mitherausgeber der Annals of Neurology. Im Jahr 2011 erhielt er den Biomarker Challenge Prize der gemeinnützigen Stiftung Prize4Life, Inc. für seine Arbeit, mit der er nachwies, dass elektrische Impedanzmessungen von Muskeln klinische Therapiestudien bei amyotropher Lateralsklerose beschleunigen könnten. Im Jahr 2019 erhielt er den Herman P. Schwan International Award in Electrical Bioimpedance. Er ist außerdem Mitbegründer von Myolex, Inc und Haystack Diagnostics, Inc, zwei kleinen Unternehmen, die sich auf die Entwicklung von elektrischen Impedanzgeräten für die Bewertung von Muskeln bei Gesundheit und Krankheit konzentrieren.

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Entwicklung eines kostengünstigen Bioimpedanzmessgeräts für biomedizinische und biologische Anwendungen

Prof. Pedro Bertemes Filho schloss 1995 sein Studium der Elektrotechnik an der Staatlichen Universität von Santa Catarina ab und promovierte in Medizinischer Physik an der Universität von Sheffield. Er war Fulbrighter am Dartmouth College und Gastforscher an der Universität von Ljubljana. Seit 2004 ist er Titularprofessor an der UDESC, hält Vorlesungen über elektronische Instrumente und koordiniert eine Forschungsgruppe für biomedizinische Technik. IEEE-Mitglied seit 2007. Gutachter für mehr als 10 internationale Fachzeitschriften. Er ist Vorsitzender des kommenden CLAIB 2022 und Sekretär des ISEBI. Internationale Vorträge an renommierten Universitäten, wie Uruguay, Ljubljana, Sheffield, Kopenhagen und Mexiko. Seine Forschungsinteressen konzentrieren sich auf elektrische Bioimpedanz und Bioinstrumentierung, Biosensorik und elektronische Gesundheitsdienste. Er ist Herausgeber des Buches "Bioimpedance in Biomedical Applications and Research", das bei Springer erschienen ist, und des kommenden Buches "Medicine Based Informatics and Engineering".

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Anwendungen von intelligenten Materialien und künstlicher Intelligenz in faserigen Strukturen

Dr. Mohamed Eldessouki  ist außerordentlicher Professor an der Technischen Universität Liberec (Liberec, Tschechische Republik) und der Universität Mansoura (Mansoura, Ägypten). Außerdem ist er Marie-Skodowska-Curie-Stipendiat an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa, Schweiz). Sein Forschungsinteresse gilt den intelligenten Materialien und deren Einsatz für Anwendungen zur Gesundheitsüberwachung. Er arbeitet an der Nutzung wissenschaftlicher Berechnungen zur Untersuchung und Analyse von polymeren Biomaterialien, Nanokompositen und faserigen Strukturen. Dr. Eldessouki hat an der Auburn University (Auburn, AL-USA) zwei Master-Abschlüsse in Chemieingenieurwesen (CHEN) und Polymer- und Fasertechnik (PFEN) erworben.

       Nanodomänen-gestützte Energieübertragung in amphiphilen Polymer-Ko-Netzwerken für tragbare lumineszierende Solarkonzentratoren

Chieh-Szu Huang erhielt seinen B.S. in Materialwissenschaft und Werkstofftechnik und M.S. in Elektrotechnik an der National Cheng Kung University in Taiwan. Derzeit ist er Ph.D. Kandidat in Chemie an der Empa, der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt und der ETH Zürich, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich in der Schweiz. Seine Forschungsinteressen liegen auf den allgemeinen Nanomaterialien und der Photonenenergieübertragung für die Anwendung elektronischer Geräte, Festkörperbeleuchtung und Solarenergiegewinnung.

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Design piezoelektrischer und pyroelektrischer Verbundwerkstoffe für Ernte und Sensorik

Prof. Christopher Rhys Bowen hat einen BSc-Abschluss in Materialwissenschaften von der University of Bath (1986–1990) und einen DPhil in Keramik von der University of Oxford (1990–1993). Postdoc-Arbeiten wurden an der Technischen Universität Harburg-Hamburg und der University of Leeds durchgeführt (1994-1996). Von 1996 bis 1998 war er leitender Wissenschaftler bei der Defense Evaluation and Research Agency. Er kam 1998 als Dozent an die University of Bath und ist heute Professor für Materialien. Zu den Forschungsgebieten gehören Energy Harvesting, piezoelektrische Materialien, Dielektrika und Funktionskeramik.

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Ferrit-Magnetoxid für die Energiegewinnung und andere Anwendungen

Prof. Georgeta Salvan erhielt einen M.Sc. Abschluss in Physik an der Babe?-Bolyai-Universität in Cluj-Napoca, Rumänien, im Jahr 1999 und einen Ph.D. in Physik an der Technischen Universität Chemnitz im Jahr 2003. Nach einem Postdoktorandenaufenthalt an der University of Wales Aberystwyth, Großbritannien, wurde sie im Dezember 2003 Juniorprofessorin für Organische Halbleiter an der Technischen Universität Chemnitz. Seit 2009 ist sie apl. Professor am Institut für Physik der TU Chemnitz. Zu ihren aktuellen Forschungsaktivitäten gehören magnetooptische, magnetotransportierende und magnetische Untersuchungen von magnetischen Oxiden, magnetischen Schichtstapeln, organischen Materialien sowie organisch/anorganischen Hybridstrukturen.

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Chemische Sensorik, Möglichkeiten und Forschungsgebiete

Aufgrund des Bedarfs der Industrie an zuverlässigen und langlebigen Geräten werden chemische Sensoren im Hinblick auf vielversprechende Materialien und Modelle intensiv erforscht. Für chemische Sensoren ist eine Haltbarkeitsprüfung oft nicht möglich und daher werden genaue Studien zu innovativen Materialien durchgeführt. In dieser Präsentation werden mehrere kommerzielle und forschungsbasierte chemische Sensoren auf Halbleiterbasis sowie deren Modellierung zur Erforschung verschiedener Einsatzbereiche besprochen.

Dr. Marco Mugnaini erhielt seinen Ph.D. in Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Logistik, Universität Florenz, Italien, 2003 und Laurea-Abschluss (110/110 cum Laude) in Elektrotechnik mit Schwerpunkt nichtlineare automatische Steuerungen, Universität Florenz, Italien, 1999. Derzeit ist er außerordentlicher Professor an der Universität Siena (Leiter des Elektronik-Trainingslabors), Universität Siena, Italien. Von 2012 bis 2013 wurde er zum Dozenten und Professor an der Abteilung für Elektro- und Elektroniktechnik an den Higher Colleges of Technology Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate, ernannt. Von 2005 bis 2012 war er Assistenzprofessor an der Universität Siena (Leiter für Elektronik). Ausbildungslabor), Universität Siena. Er ist Autor und Co-Autor von mehr als 165 Artikeln in internationalen Fachzeitschriften und Konferenzen sowie von 5 nationalen und internationalen Patenten.

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Die Zukunft graphenbasierter Materialien für flexible Elektronik

Prof. Dr. Raul D. Rodriguez erhielt einen Ph.D. in Physik und Chemie von Nanomaterialien im Jahr 2009 mit höchster Auszeichnung am Institut des NanoSciences de Paris, Pierre et Marie Curie Universität (Sorbonne Universités) Paris, Frankreich. Im Jahr 2011 wechselte er in die DFG-Forschungsgruppe Sensorische Mikro- und Nanosysteme (SMINT) in der Gruppe Halbleiterphysik an der TU Chemnitz. Seine Erfahrung umfasst die Implementierung und Entwicklung neuartiger Methoden zur Charakterisierung im Nanomaßstab (TERS, CSAFM, KPFM und nan,o-Vis). Er wurde 2017 zum ordentlichen Professor an der Polytechnischen Universität Tomsk, Tomsk, Russland, ernannt. Sein Schwerpunkt liegt auf flexibler Elektronik, insbesondere auf neuartigen plasmonischen und 2D-Nanomaterialien für technologische Entwicklungen, darunter Biomedizin, Optoelektronik, Energie und Sicherheitsanwendungen.

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Vom oberflächenverstärkten Raman zur fotoinduzierten verstärkten Raman-Spektroskopie: Grundlegende Aspekte und Anwendungen zur molekularen und biomolekularen Sensorik

Pietro G. Gucciardi erwarb einen Doktortitel in Physik an der Universität Florenz, nachdem er an der Universität Pisa in Italien einen Laurea in Physik erhalten hatte. Derzeit ist er Forschungsdirektor am Institut für chemisch-physikalische Prozesse (IPCF) des Nationalen Forschungsrates Italiens (CNR) in Messina, Italien. Er ist Gründer und Verantwortlicher des NanoSoftLab@IPCF. Dr. Gucciardi verfügt über umfassende Erfahrung in der optischen Nahfeldmikroskopie und der plasmonenverstärkten Spektroskopie (SERS/TERS). Seine Forschung umfasst die Kombination optischer Pinzetten mit Raman/SERS-Spektroskopie zur Analyse einzelner Nanostrukturen und Nanoplastiken sowie die Entwicklung fortschrittlicher Nanobiosensoren auf Basis hybrider Metall-2D-Schichtmaterialien. 1997 erhielt er den „Philip Morris Award for Scientific Research and Technology“ und 2009 den „CNR Award for Strategic Research 2005“. Er ist Autor von mehr als 120 peer-reviewten Artikeln, die mehr als 3800 Zitate erhalten haben (H-Index 31, Google Scholar).

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