Prof. Dr.-Ing. Hoc Khiem Trieu

Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Hoc Khiem Trieu

Technische Universität Hamburg
Institut für Mikrosystemtechnik

Prof. Dr.-Ing. Hoc Khiem Trieu

Technische Universität Hamburg
Institut für Mikrosystemtechnik

About

Sobald eine neue Idee auf den Weg zum Produkt, zur Dienstleistung oder zu einem eingesetzten Verfahren gebracht wird, können echte Innovationen entstehen – und diese bauen oftmals auf Schlüsseltechnologien wie die der Mikrosystemtechnik auf. Innovation auf diese Art zu ermöglichen, ist das erklärte Ziel von Professor Hoc Khiem Trieu, der nicht nur seit 27 Jahren mit diversen Projekten in der angewandten Forschung tätig ist, sondern zudem seit 10 Jahren als Universitätsprofessor der Technischen Universität Hamburg zahlreiche Grundlagenthemen erforscht.

Tiny tools – big solutions

Geht es um komplexe Funktionen verschiedener Technologien wie beispielsweise um die Erkennung von Bewegung in Smartphones, um die Fahrdynamikregelung im Auto oder auch um  die Lichtmodulation in Videoprojektoren, braucht es Mikrosysteme. Obwohl das eigentliche Mikrosystem lediglich ein kleines Bauteil der jeweiligen Technologie ist, ist es stets relevant für das ganze System und dessen Realisierung. Die Miniaturisierung, die für die Mikrosystemtechnik elementar ist, ermöglicht nicht nur die Verkleinerung ganzer Bauteile, sondern verbessert auch die Leistung des eingesetzten Systems bei geringeren Kosten. Doch nicht nur Bauteile klassischer Bereiche wie der Mikroelektronik lassen sich immer weiter verkleinern: Auch nichtelektronische Bauteile aus den Bereichen Mechanik, Optik, Chemie und Biologie profitieren von Professor Trieus angewandter Miniaturisierung. So verkleinerte das Team am Institut für Mikrosystemtechnik der TUHH beispielsweise ein Massenspektrometer auf eine Chipgröße unter 1 cm². Durch die Co-Integration von optischen und elektronischen Systemen lässt sich nun auf aufwändiges optisches Messequipment verzichten. Damit sind ganze Laborabläufe, wie das Auslesen optoelektronischer Biosensoren, auf einen Objektträger integrierbar: Statt eines ‚Chip for the Lab‘ entsteht also – Dank angewandter Miniaturisierung – ein ganzes ‚Lab-on-a-Chip‘.

Professor Trieu ist der „Tool-Maker“ für neue Anwendungsgebiete

Da Mikrosysteme kleine ‚Möglichmacher‘ sind, eröffnen sie völlig neue Anwendungsfelder. Aus diesem Grund sieht sich Professor Trieu auch in der Rolle des ‚Tool-Makers‘ für Kooperationspartner aus anderen Fachgebieten: Bisher konnte er beispielsweise ein unscheinbar kleines Implantat entwickeln, das Kollegen aus der Medizin und Neurobiologie die Untersuchung der Regeneration von Rückenmark ermöglicht. Hoc Khiem Trieus ‚Tools‘ helfen daneben auch durch ‚Organ-on-a-Chip‘-Verfahren beim Screening von pharmazeutischen Wirkstoffen, wodurch sich Tierversuche vermeiden lassen, oder Mikro- und Bioreaktoren ermöglichen in der Verfahrenstechnik das genauere Verständnis von chemischen und biokatalytischen Prozessen. So erweisen sich Mikro-Tools in den unterschiedlichsten Fachbereichen und Anwendungsgebieten als winzige, aber stets mächtige Wegbereiter für Innovationen.

 

Mit neuesten Technologien zu unkonventionellen Lösungen

Um diese Innovationen als ‚Tool-Maker‘ zu ermöglichen, ist Professor Trieu technologisch stets am Puls der Zeit. Anstatt sich lediglich auf neuste Entwicklungen zu verlassen, realisiert er beispielweise neuartige Mikrosysteme für zukünftige Anwendungen durch die Kombination von neu und ‚alt‘: Dadurch, dass er etablierte 2D- und 2,5D-Technologie mit dem 3D-Druck zusammenführt.

In Professor Trieus Arbeitsgruppe sind derzeit rund 16 Doktoranden, Postdocs, Oberingenieure und Techniker beschäftigt. Im Rahmen einer Zusammenarbeit wünscht sich Professor Trieu, dass die jeweiligen Unternehmen auch eigene Entwicklungsleistung einbringen und gleichzeitig eine hohe Anwendungskompetenz mitbringen, entlang derer sich Entwicklungsziele für neuartige Mikrosysteme klar ableiten lassen. So wird gemeinsam hartnäckig nach neuen Wegen und Verfahren geforscht, bis eine effektive und unkonventionelle Lösung für die ‚Verkleinerung‘ eines Problems gefunden ist.

Aktuelle
Forschungsprojekte /
Aktivitäten

Wiederherstellung von Rückenmarkskontinuität durch Mikrosystem

Ein mechanisches Mikrosystem zur Wiederherstellung der Rückenmarkskontinuität bei Querschnittslähmung ist ein richtungsweisendes Projekt von Professor Trieu. Durch Einbringen eines Implantats mit wabenförmigen Röhrchen und integrierten Mikrokanälen zum temporären Anlegen von Unterdruck gelingt es, getrenntes Rückenmarks-Gewebe näher zusammenzubringen und auf diese Weise ein erneutes Zusammenwachsen herbeizuführen. Mithilfe der Mikrokanäle können darüber hinaus chemische Substanzen gezielt in den Wundspalt eingebracht werden, um den Heilungsprozess positiv zu beeinflussen. Der medizinische Kooperationspartner konnte im Kleintier-Versuch nachweisen, dass Lähmungserscheinungen innerhalb weniger Wochen nach und nach verschwinden. Trotz dieser herausragenden Ergebnisse ist es noch ein weiter Weg bis zur Anwendung im Menschen und zum Einsatz in der Therapie.

Wirkstoffscreening mittels Mikrobioreaktoren

Professor Trieu beschäftigt sich auch mit dem Gebiet der Mikrobioreaktorentwicklung, um Gewebe in realitätsnahe 3D-Anordnung wie bspw. Tumoroide hinsichtlich ihrer Reaktion auf Medikamente im Mikroformat screenen zu können. Solche Methoden des ‚Organ-on-a-Chip‘ können die langwierige Medikamentenentwicklung verkürzen und auch die Zahl notwendiger Tierversuche reduzieren.

Junge Ärzte bei der Behandlung von Aneurysmen unterstützen

Ein weiteres spannendes Vorhaben aus dem 3R-Bereich (Replace, Reduce, Refine) zur Vermeidung von Tierversuchen widmet sich einer Technologie für eine neuartige Ausbildung für Ärzte, die intrakranielle Aneurysmen behandeln. Die Aneurysmen werden normalerweise über einen Katheter mittels Metallspiralen (Coiling) behandelt. Die Behandlung erfordert für unerfahrene Ärzte Trainings, da jedes Aneurysma individuell unterschiedlich ist und durch zu hohen Druck beim Einführen des Katheters eine Ruptur ausgelöst werden kann. Um diesem Problem Herr zu werden, hat Professor Trieu eine fiberglasintegrierte Sensorik für die Bestimmung der Druckbelastung während des Coilings entwickelt. Diese neuartige Methode erlaubt es Ärzten, während einer Übung am 3D-Modell den eingesetzten Druck zu überprüfen, wodurch eine sicherere und gezieltere Behandlung gewährleistet wird.

Inline- und Obline-Erfassung von Prozessparametern

Für die chemische Verfahrenstechnik werden in Mikroreaktoren integrierte faserbasierte Sensoren realisiert, um die Prozessparameter inline zu erfassen. In Hochdruckreaktoren wird der optimale Einsatzbereich für Enzyme untersucht. Hierfür entwickelt die Arbeitsgruppe von Professor Trieu ein Hochdruck-Mikroventil, um eine minimale Probenentnahme für die online Analytik zu implementieren.

Nationale Förderung „Forschungslabore Mikroelektronik Deutschland (ForLab)“

Im Rahmen der Hightech-Strategie 2025 des BMBF konnte Professor Trieu als Verbund-Sprecher in Zusammenarbeit mit Kollegen der TUHH und der UHH eine von zwölf Förderungen der „Forschungslabore Mikroelektronik Deutschland (ForLab)“ für den Standort Hamburg einwerben. Seit 2019 entsteht das Hamburg Electronics Lab for Integrated Optoelectronical Systems (ForLab HELIOS) mit dem Ziel, die Elektronik der Zukunft durch Co-Integration von Photonik und Mikroelektronik zu entwickeln. Über das ForLab HELIOS ist es nun möglich, alle Schritte entlang des gesamten Entwicklungs-Zyklus optoelektronischer Systeme von Entwurf und Modellierung über Fabrikation, Integration und Verkapselung, bis hin zu Test, Charakterisierung und Rückkopplung abzubilden. Durch die Einbettung in die zwölf Forschungslabore Mikroelektronik und die Anbindung an die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) besteht der Zugriff auf komplementäre Ausstattungen und die Überführung von F&E-Ergebnisse in die Vor- und Kleinserie.

Zukunftsvision

Professor Trieu will fertigungstechnisch durch die Zusammenführung der klassischen 2D Halbleitertechnologie und des hochauflösenden 3D-Drucks mit Mikrometer- und Submikrometerauflösung technologisches Neuland betreten, um 3D-Mikrosysteme mit neuartiger Funktionalität und Performanz zu realisieren. Anwendungstechnisch werden  photonische Systeme durch die elektronische Steuerbarkeit auf der einen Seite so kompakt integrierbar, dass sie als tragbare Handhelds den Weg vom Labor in die Feldanwendung finden werden. Auf der anderen Seite gewinnen elektronische Systeme durch photonische Komponenten deutlich an Geschwindigkeit, Bandbreite und Genauigkeit.

Schwerpunkte

  • Miniaturisierung von Sensoren und Aktuatoren zur Leistungs- und Effizienzsteigerung sowie zur Reduzierung des Material- und Energiebedarfs
  • Erforschung und Realisierung neuartiger mikrosystemtechnischen Bauelemente als Enabler für innovative Anwendungen in der Medizintechnik, Messtechnik/Analytik und Biotechnologie/Verfahrenstechnik
  • Holistischer Forschungsansatz von der Modellierung über Materialentwicklung, Prozesstechnologie bis Systemintegration und Energiemanagement
  • Erfahrener interdisziplinärer Umgang mit Kooperationspartnern aus der Medizin, Biologie, Biotechnologie und der Verfahrenstechnik
  • Systemlösungen aus Synergien von Mikromechanik, Mikrofluidik, Photonik und Elektronik

Kooperationen

  • Wissenschaftlicher Beirat der Gesellschaft für Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwirktechnik (GMM)
  • Mitglied des AMA Verband für Sensorik und Messtechnik e.V.
  • Mitglied im Steuerung- und Programmkomitee des MikroSystemTechnik-Kongresses

Interessiert an

  • Medizintechnik
  • Sensorik
  • Messtechnik
  • Analytik
  • Photonik
  • IoT (Internet of Things)
  • Mikrosystemtechnik
  • Elektrotechnik

Besonderes Interesse hat die Arbeitsgruppe daran, Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in die Anwendung zu überführen. Ein großes Anliegen des ForLab HELIOS besteht darin, optoelektronische Systeme auch für neue Nischen zu etablieren. Hier kann das Institut abseits der Hauptanwendung für die Telekommunikation gemeinsame Demonstratoren und Prototypen erarbeiten, gerne in Zusammenarbeit mit KMUs und anderen Unternehmen. Die Entwicklung der Vorserienfertigung und Produktionsprozesse sollte anschließend durch interessierte Unternehmen durchgeführt werden. Durch die Verzahnung der Forschungslabore Mikroelektronik (ForLab) mit der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) bestehen hier zusätzlich der Zugriff auf komplementäre Ausstattungen und die Möglichkeit der Überführung von Demonstratoren und Prototypen in die Vorserien- und Kleinserienfertigung bei der FMD.

Wissen entdecken, Expertise finden &

gemeinsam Ideen verwirklichen