Die abbildende Materialcharakterisierung ist eines der zentralen Forschungsthemen für die unterschiedlichen Netzwerkpartner. Wichtige Säulen bilden dabei die Erforschung von elektronischen und photonischen Technologien für Hardware-Komponenten im Terahertz-Bereich. Dabei spielen die bisherigen Arbeiten des Sonderforschungsbereichs (SFB) MARIE eine besondere Rolle. Kommen bisher primär reflektive Messmethoden unter Berücksichtigung von Oberflächeneffekten zum Einsatz soll sich nun terahertz.NRW auch auf transmittive Geometrien, kompakte Konzepte, Transceiver sowie Algorithmen für durchdringende Terahertz-Messungen von Materialien und Volumenkörpern konzentrieren und damit hochrelevante, neue Aspekte im Bereich der Materialcharakterisierung adressieren.

Das Ziel der Weiterentwicklung von der hochgenauen reflektiven Abbildung und Materialcharakterisierung im SFB MARIE zu einem transmittiven tomographischen Ansatz bildet dabei eine Klammer von der Halbleitertechnologie über die photonische Signalerzeugung bis hin zur Signalverarbeitung und ergänzt die Arbeiten des bereits existierenden Sonderforschungsbereiches.

Die transmittiv messende tomographische Abbildung findet sich derzeit vor allem im medizinischen Bereich (Ultraschall, Röntgen-CT, MRT) und im Sicherheitsbereich (Röntgen-CT). Sie kommt dann zum Tragen, wenn Materialien durchdrungen werden müssen und auf Materialeigenschaften im Innern geschlossen werden soll. Die Millimeterwellen- und THz-Tomographie spielt dabei derzeit noch eine untergeordnete Rolle. Wenn der Einsatz ionisierender Röntgenstrahlung jedoch nicht angebracht ist oder, im Gegensatz zu Ultraschall, mit hoher Dynamik berührungslos gemessen werden soll, ist die Verwendung von THz-Strahlung eine wichtige Alternative. Dies ermöglicht spektral aufgelöste Abbildungen mit handhabbar integrierten Systemen.

Ein relevantes Anwendungsfeld stellt die Abbildung von Modellpflanzen zur Untersuchung von Mikrostrukturen oder der Nährstofftransport in Indoor-Farming-Modulen dar. Hier ergeben sich starke Anknüpfungspunkte zum Bereich Medizintechnik und Umweltmonitoring. Darüber hinaus können Anwendungen wie die 3D-Materialanalyse (z. B. 3D-Metamaterialien) oder neuartige Methoden der zerstörungsfreien Prüfung aus dem Sonderforschungsbereich aufgegriffen werden.

Die Möglichkeiten der THz-Tomographie erschließen somit wiederum weitere Forschungsfelder, die aus dem Netzwerk heraus neue Forschungsprojekte, Anwendungen und Ausgründungen initiieren. Die gemeinsame Arbeit von Wissenschaftlern und Studierenden bildet dabei den entscheidenden Ansatzpunkt für eine nachhaltige und international sichtbare Forschungslandschaft in NRW.