معهد لايبنيز لهندسة الأسطح

انبثق معهد هندسة الأسطح (IOM) من "معهد الفصل الفيزيائي للمواد" الذي تأسس عام 1957 تحت إشراف البروفيسور جوستوس مولينبفوردت . وقد أعيد تسميته لاحقًا إلى "معهد النظائر المستقرة" (ISI).

بعد إصلاح الأكاديمية (1968-1972)، تم حل معهد الإحصاء الألماني (ISI)، لكنه أصبح "المعهد المركزي لأبحاث النظائر والإشعاع" (ZfI) وترأسه البروفيسور كلاوس ويتزل حتى عام 1989 (رسميًا 1990). وكان كلا المعهدين ينتميان إلى أكاديمية العلوم في جمهورية ألمانيا الديمقراطية .

في إطار إصلاح الجامعات، تقرر أن تركز الأكاديميات والجامعات أبحاثها على حل المشكلات المهمة لتنمية المجتمع الاشتراكي، والاقتصاد الوطني، والنظام الصحي، والتعليم، والثقافة في جمهورية ألمانيا الديمقراطية (المادة 2 من قانون البحث العلمي). وبناءً على ذلك، خضعت الأبحاث في المعهد لتأثيرات الدولة ورغباتها. لمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع، انظر ^{[ 2 ] .}

كانت المواضيع الرئيسية للعمل في ZfI هي: تكنولوجيا المسرعات، وتصلب الأغشية الرقيقة بواسطة حزمة الإلكترون ، وكيمياء الإشعاع التطبيقية ، وعلم الأحياء الإشعاعي التطبيقي ، وتكنولوجيا حزمة الأيونات، والتحليل الإشعاعي النبضي .

تأسس معهد هندسة الأسطح (IOM) رسميًا في 1 يناير 1992 كمعهد مدرج في القائمة الزرقاء لجمعية لايبنتز . وكان مديره المؤسس البروفيسور فريدر بيغل. وسبق ذلك حلّ مركز أبحاث الأسطح (ZfI) في 31 ديسمبر 1991 كجزء من إعادة تنظيم معاهد البحوث عقب إعادة توحيد ألمانيا . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

كانت لجنة تأسيسية برئاسة البروفيسور كلاوس بيثج قد بدأت بالفعل بالتخطيط للمؤسسة الجديدة عام ١٩٩١. وفي هذا السياق، تقرر أيضاً تسمية المعهد الجديد "Institut für Oberflächenmodifizierung eV" (معهد لايبنيز لهندسة الأسطح) وأن يكون جمعية مسجلة . كما تم تحديد وضع المعهد ضمن قائمة المعاهد المعتمدة.

قُسِّم معهد الفيزياء التطبيقية (IOM) إلى قسمين: "تقنية الحزم الأيونية" برئاسة البروفيسور فريدر بيغل، و"تقنية الحزم الإلكترونية" برئاسة البروفيسور راينر مينرت. كما قُسِّم كلا القسمين إلى مجموعات عمل، وركزت كل مجموعة على تطوير الأجهزة أو المواضيع التطبيقية. وكان التعاون متعدد التخصصات هدفًا واضحًا لكلا القسمين منذ البداية. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

في منتصف عام 2000، تولى البروفيسور بيرند راوشينباخ إدارة المعهد من البروفيسور فريدر بيغل.

تولى البروفيسور راوشينباخ إدارة قسم "تكنولوجيا الحزم الأيونية". وتحت قيادته، أُجريت أبحاث في مجموعات عمل مختلفة حول مواضيع الأساسيات والتطبيقات الجديدة، ومعالجة الأسطح بدقة، وأساسيات تكنولوجيا الأجهزة، وتشكيل الليزر ، والاستئصال بالليزر . ^{[ 6 ]}

ترأس قسم "تكنولوجيا حزم الإلكترونات" البروفيسور مينرت حتى يناير 2005، ثم تولى البروفيسور مايكل بوخميزر هذا المنصب اعتبارًا من يناير 2006. وتناولت فرق العمل الفردية في هذا القسم المواضيع التالية: تكنولوجيا حزم الإلكترونات، وتكنولوجيا المسرعات ، وتعديل البوليمرات ( بالبلازما )، وهندسة العمليات . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

في خريف عام ٢٠٠١، شُيّد مبنى إضافي، يضم قاعة تقنية لاستضافة محطات تجريبية، وغرفة نظيفة ، ومختبرات فيزيائية وكيميائية، ومكاتب عديدة للموظفين. وفي عامي ٢٠٠٣-٢٠٠٤، بدأ العمل على توسعة المختبرات والمكاتب، وإنشاء مبنى جديد لنقل التكنولوجيا، ثم اكتمل العمل. ^{[ ٧ ] [ ٩ ]}

في عام 2010، كان لدى المعهد حوالي 150 موظفًا. وواصل العلماء إجراء البحوث في مجالات تفاعل الأيونات والبلازما والإلكترونات والفوتونات مع الأسطح والأغشية الرقيقة . ^{[ 10 ]}

أُعيد تسمية قسم "تكنولوجيا الحزم الأيونية" إلى "قسم الفيزياء"، وترأسه البروفيسور راوشينباخ، الذي بقي مديرًا للمعهد. وفي عام 2010، شُكّلت فرق عمل معنية بالمواضيع التالية:

معالجة دقيقة للسطح

تطوير عملية بلازما جيت

أساسيات تكنولوجيا الأجهزة

• التشكيل بالليزر والاستئصال بالليزر

· ترسيب الطبقات وتشكيلها

· الأسطح البينية والطلاءات غير العضوية / العضوية

أُعيد تسمية قسم "تكنولوجيا حزمة الإلكترون" إلى "قسم الكيمياء"، لكنه ظل بلا رئيس بعد رحيل البروفيسور مايكل بوخميزر في عام 2009. وتولى البروفيسور بيرند أبيل، الذي أصبح أيضًا نائب مدير معهد المواد، رئاسة القسم في مايو 2012. ^{[ 11 ]} وفي عام 2010، شُكّلت فرق عمل حول المواضيع التالية:

· بحث أساسي حول طبقات البوليمر

· الطبقات الوظيفية

تعديل البوليمر

البوليمرات الحيوية الوظيفية

في مايو 2012، تم افتتاح مركز لايبزيغ للتحليل النانوي (LenA) احتفالاً بالذكرى السنوية العشرين للمعهد. ويُعدّ المجهر الإلكتروني النافذ عالي الدقة (TEM) طراز "Titan" الأداة المركزية في مركز LenA، والذي يُتيح إجراء دراسات في علم المواد وصولاً إلى المستوى الذري . ^{[ 11 ]}

في عام 2015، أنشأ "مختبر تطبيقات هيرتز" (الذي يُعرف اليوم باسم: مختبر هيرتز لحزم الإلكترونات) وتركيب مُسرِّع إلكترونات بقوة 10 ميغا إلكترون فولت بنية تحتية فريدة من نوعها في ألمانيا للبحوث الأساسية في مجال علوم المواد وللمشاريع الصناعية المتعلقة بتعديل المواد باستخدام الإلكترونات عالية الطاقة (حتى 10 ميغا إلكترون فولت). ^{[ 12 ]}

• 
  مجهر إلكتروني نافذ مصحح الانحرافات التحليلية (TEM) في مركز لايبزيغ للتحليل النانوي (LenA). جهاز واسع النطاق في معهد المواد (IOM). (© IOM؛ الصورة: إيفون بون)
• 
  معجل الإلكترونات 10 ميجا إلكترون فولت (Fa. Mevex، كندا). جهاز كبير في المنظمة الدولية للهجرة. (© المنظمة الدولية للهجرة؛ تصوير: جان وويتاس)

تم افتتاح مركز التطبيقات الجديد التابع لمعهد المواد (APZ) في خريف عام 2016. يُعدّ المركز منصة تكنولوجية تهدف إلى نقل التقنيات المطوّرة في المعهد إلى القطاع الصناعي. ولتحقيق هذا الغرض، يضم المركز مرافق عالية التقنية، مثل نظام طلاء لإنتاج أنظمة متعددة الطبقات قائمة على البوليمرات، ومسرّع إلكتروني منخفض الطاقة لتعديل الأغشية، وأنظمة معالجة بالبلازما وحزم الأيونات ، وتقنية حفر المكونات البصرية بمساعدة حزم الأيونات . ^{[ 13 ]} كما تم شراء جهازين مهمين آخرين في عامي 2016/2017: أولهما، نظام حزمة أيونية دقيقة (FIB) لتحضير العينات باستخدام حزمة أيونية مركّزة، وثانيهما، مطياف رامان ، الذي يُستخدم لإجراء دراسات حول بنية المواد وروابطها. ^{[ 13 ]}

• 
  نظام الحزمة الأيونية الدقيقة (FIB) لتحضير العينات باستخدام حزمة أيونية مركزة في معهد علم المعادن (IOM). (© IOM؛ الصورة: أغنيس ميل)
• 
  مطياف رامان لتحليل بنية وروابط المواد في معهد المواد (IOM). (© IOM؛ الصورة: ستيفان غورش)

في الأول من سبتمبر/أيلول 2017، عُيّن البروفيسور أندريه أندرس مديراً لمعهد الفيزياء، خلفاً للبروفيسور بيرند راوشينباخ. وفي الوقت نفسه، تولى رئاسة قسم الفيزياء. ^{[ 13 ]}

تم الانتهاء من إنشاء مختبر لأبحاث عمليات ترسيب البلازما تحت الفراغ في عام 2020. ^{[ 14 ]}

في 3 مارس 2025، تولى البروفيسور بنيامين ديتزيك-إيفانشيتش منصب المدير العلمي للمعهد الدولي للطب. ^{[ 15 ]}

مجال البحث 1: الأسطح فائقة الدقة

يركز هذا المجال البحثي على التقنيات القائمة على الحزم الضوئية لمعالجة وتشكيل الأسطح والمناطق القريبة من السطح والأغشية الرقيقة بدقة فائقة. ويمكن تحقيق هياكل دقيقة ونانوية بمواصفات مستهدفة تصل إلى نطاق النانومتر الفرعي. ^{[ 17 ]}

مجال البحث 2: الطلاءات الحاجزة والدقيقة

يتناول هذا المجال البحثي إنتاج الأغشية الرقيقة والطلاءات عند درجات حرارة معالجة منخفضة نسبيًا. ويتم تحليل المبادئ الأساسية والتقنيات والتطبيقات لهذه الطلاءات. ^{[ 18 ]}

مجال البحث 3: الأسطح المتوافقة حيوياً والنشطة حيوياً

يركز البحث على تطوير مواد حيوية ذكية جديدة على الأسطح والواجهات، مما يتيح التحكم الخارجي بها. وتهدف الطرق والتجارب والنماذج المصممة خصيصًا إلى توفير فهم أساسي شامل للفيزياء، والذي يمكن تطبيقه لاحقًا في السياقات الطبية الحيوية والتحليلية الحيوية . ^{[ 19 ]}

مجال البحث الرابع: أسطح مرشحات الأغشية المسامية

يستكشف هذا المجال البحثي تقنيات جديدة لتفعيل وتوصيف البوليمرات المسامية باستخدام الطرق الإشعاعية الكيميائية. وتُستخدم أنظمة الترشيح القائمة على الأغشية في العديد من التطبيقات مثل غسيل الكلى ، وتنقية المياه ، وإنتاج المشروبات. ^{[ 20 ]}

حاضنة: مشاريع استكشافية

يتألف مجال "المشاريع الاستكشافية" حاليًا من مجموعتين عاملتين: تتعامل مجموعة "الأسطح الجزيئية الوظيفية القابلة للتبديل" مع الإلكترونيات الجزيئية والإلكترونيات الدورانية . ^{[ 21 ]}

تستخدم المجموعة العاملة الثانية "تعديل الأسطح باستخدام الأيونات الجزيئية المنتقاة بالكتلة" (مختبر مشترك مع جامعة لايبزيغ) مطيافية الكتلة التحضيرية لترسيب الأيونات الجزيئية الكبيرة سليمة على الأسطح. ^{[ 22 ]}

تُدعم مجالات البحث الأربعة للمنظمة الدولية للهجرة بوحدات متعددة التخصصات ذات مهام متعددة التخصصات. وتُدار كل وحدة متعددة التخصصات بشكل مستقل من الناحية التنظيمية.

وحدات المقطع العرضي الحالية هي:

النمذجة والمحاكاة

في هذه الوحدة، يتم مصاحبة العمل التجريبي داخل المعهد وتحسينه بواسطة النماذج الرياضية . ^{[ 23 ]}

أدوات

تتولى الوحدة مهمة توفير أدوات البلازما والتفجير للأعمال التي تُجرى في المعهد، وبعضها فريد من نوعه وغير متوفر تجارياً. ^{[ 24 ]}

خدمات توصيف المواد والتحليل

توفر وحدة "توصيف المواد والخدمات التحليلية" الشاملة لجميع مجموعات العمل في المعهد أساليب تحليلية واسعة النطاق، على سبيل المثال لتوصيف الأسطح أو عمليات التصوير. ^{[ 25 ]}

معدات واسعة النطاق للبنية التحتية البحثية

يمتلك معهد الفيزياء الطبية بنية تحتية بحثية متطورة، لا سيما في مجال المعدات العلمية واسعة النطاق. ويشمل ذلك مجهرًا إلكترونيًا ناقلًا مصححًا بالكربون-13 في مركز لايبزيغ للتحليل النانوي (LenA)، ومسرعًا إلكترونيًا بقوة 10 ميغا إلكترون فولت في مختبر هيرتز لحزم الإلكترونات. ^{[ 26 ]}

مركز تقديم الطلبات التابع للمنظمة الدولية للهجرة (APZ)

يتمثل أحد الأهداف في نقل التطورات التكنولوجية من النطاق التجريبي إلى الاستخدام التجاري ( التوسع )، لا سيما في الصناعات البصرية والكيميائية، وتكنولوجيا أشباه الموصلات، والهندسة الميكانيكية، والتكنولوجيا الطبية . ^{[ 27 ]}