Una empresa emergente lleva el sensor cuántico a la madurez comercial
SpinMagIC recibe financiación EXIST para la transferencia de investigación
Ya sea cerveza, café en grano, yogur o aceite lubricante: un dispositivo que cabe fácilmente en una mano puede medir la caducidad de las sustancias. La idea: llevar la tecnología a la industria alimentaria. Como spin-off, la empresa derivada de la Universidad de Stuttgart recibe financiación del programa de transferencia de investigación EXIST del Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima (BMWK).
El físico Belal Alnajjar (izquierda) y el ingeniero eléctrico Anh Chu, de la empresa SpinMagIC, trabajan en los laboratorios de la Universidad de Stuttgart.
Kathleen Spilok
"El sensor cuántico ya está al alcance de la mano. Ahora tenemos que llevarlo al mercado con mucha potencia", afirma el profesor Jens Anders. En eso están trabajando cuatro jóvenes. Con su spin-off SpinMagIC quieren simplificar al máximo las mediciones de durabilidad con ayuda de un sensor cuántico. Dos de ellos, Belal Alnajjar y Anh Chu, son estudiantes de doctorado de Anders y trabajan en los laboratorios de la Universidad de Stuttgart, en el Instituto de Sensores Inteligentes (IIS). Los otros dos -la estudiante de física Michele Segantini y Jakob Fitschen, responsable de la gestión financiera y la rentabilidad de la spin-off- trabajan en el Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), con el apoyo del profesor Klaus Lips, jefe del departamento "Spins in Energy Conversion and Quantum Informatics". Anders y Lips están muy familiarizados con la medición de resonancias de espín electrónico, o ESR para abreviar. Un método que mide moléculas especialmente reactivas.
Fueron galardonados con el Premio HZB a la Transferencia de Tecnología en 2019. Trabajo en equipo en Stuttgart y Berlín para desarrollar un sensor cuántico portátil El 1 de octubre de 2024 se dio luz verde a la financiación del BMWK. Los cuatro fundadores tienen ahora dos años para convertir su spin-off en un éxito. Los doctorandos cuentan con el apoyo del Instituto de Iniciativa Empresarial (ENI), la iniciativa de transferencia de tecnología TTI GmbH y el centro de transferencia TRACES de la Universidad de Stuttgart, así como la iniciativa estatal "NXTGN" (antes Gründermotor). Los tres doctorandos de Stuttgart y Berlín llevan varios años colaborando en diversos proyectos y se conocen muy bien. Jakob Fitschen se unió a ellos hace seis meses.
El trabajo en equipo es lo más importante en el desarrollo de este sensor cuántico portátil de gran complejidad. SpinMagIC se centra en sensores cuánticos que pueden utilizarse para detectar moléculas reactivas, radicales libres. Cualquier material que tenga electrones no apareados puede medirse cuantitativamente con el sensor. Los radicales libres, por ejemplo, hacen que la piel envejezca más rápidamente. También son responsables de la descomposición de los alimentos. La ESR se utiliza para medir los radicales libres "desde hace 80 años", señala Anders. Hasta ahora, su uso estaba limitado porque los aparatos eran demasiado voluminosos, pesaban al menos una tonelada y costaban varios cientos de miles de euros. Incluso los aparatos de sobremesa disponibles pesan unos 120 kilos y son muy caros. Un problema de cuello de botella que pone en peligro la eficacia de los procesos o la generalización de su uso. Esto está cambiando ahora bruscamente: miniaturización es la palabra mágica.
Porque todo lo que necesitan los investigadores para medir la vida útil es un pequeño imán permanente y un microchip con un circuito integrado. Medición de la vida útil de los líquidos mediante radicales libres ¿Cómo funciona la medición? En realidad, el microchip no mide más de un milímetro cuadrado. Consta de circuitos de alta frecuencia que excitan los electrones no apareados y registran su respuesta cuántica. Para el proceso de medición, los investigadores encienden una microbomba que transporta la muestra al chip o sumergen el sensor directamente en el líquido que se quiere medir. Una pantalla muestra la cantidad de radicales libres en la muestra. "Este método de estructuras impresas en 3D con filamentos ligeros ofrece una forma rentable de realizar imanes de resonancia de alto rendimiento", subraya el físico Alnajjar. Antes del proceso de impresión, realizó numerosas simulaciones para encontrar la mejor opción. El imán de la impresora 3D pesa ahora unos 40 gramos. El interior del imán está formado por anillos. "Los anillos se eligen para que el campo magnético sea muy homogéneo", dice Alnajjar.
El bajo peso y la alta calidad son factores clave para estos imanes. Los investigadores están orgullosos del neologismo SpinMagIC, tres componentes de la medición: Spin representa los electrones, que tienen su propio momento angular, Mag el imán, que permite la medición, e IC el circuito integrado. El reparto de tareas está claro: "En Stuttgart nos encargamos de desarrollar la tecnología básica", subraya el ingeniero eléctrico Chu. Se trata del imán permanente y la placa de circuitos que lleva un diminuto sensor cuántico integrado en un chip. Segantini, el físico de Berlín, está estudiando aplicaciones basadas en ejemplos iniciales, como la medición de la vida útil de los alimentos. En concreto, tiene buenos contactos en la producción de aceite de oliva. El plan es tener el producto final listo para el mercado en dos años y conseguir los primeros clientes piloto que quieran probarlo.
"Extremadamente pequeño y muy barato, con una precisión de medición muy alta", afirma Chu, haciendo hincapié en las elevadas exigencias de la industria alimentaria y, por tanto, también en su incentivo. Aplicaciones desde la industria alimentaria a la farmacéutica, pasando por la contaminación ambiental El proceso también puede utilizarse para determinar el estado de las baterías. También podrían seguirse procesos catalíticos, muy utilizados en la industria química para la polimerización de moléculas. También son concebibles los procesos de la industria farmacéutica, así como los contaminantes del aire o el agua. "Tenemos un presupuesto fijo de la BMWK para los próximos dos años", dice Chu. Por tanto, la financiación de la spin-off está asegurada para este periodo.
"Pero después estamos abiertos a inversores de capital riesgo o privados". Las piezas aún no encajan en un smartwatch. Pero los investigadores se han propuesto incorporar el equipo de medición a una herramienta aún más pequeña a largo plazo.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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