22. April 2021

Start-up der Universität Stuttgart erhält Investition des High-Tech Gründerfonds

Twenty-One Semiconductors ist ein Spin-off der Universität Stuttgart und stellt neuartige Laserkristalle für biomedizinische Anwendungen her. Mit der Finanzierungsunterstützung wollen sie jetzt mit der Produktion starten.
[Foto: Hermann Kahle]

Dr. Roman Bek und Norbert Witz-Haszler sind Alumni der Universität Stuttgart und haben erfolgreich ihr eigenes Start-up Twenty-One Semiconductors gegründet. Nun investiert der High-Tech Gründerfonds (HTGF) in das junge Unternehmen. Das siebenköpfige Team von Twenty-One Semiconductors stellt Halbleiter-basierte Laserkristalle für biomedizinische Anwendungen her. Mit diesen Kristallen lassen sich Lasermodule im bislang nur schwer zugänglichen gelben Spektralbereich realisieren, wodurch sich der Informationsgehalt von Messungen an Zell- und Gewebeproben signifikant erhöhen lässt.

Dr. Roman Bek (li) und Norbert Witz-Haszler

Die beiden Gründer haben an der Universität Stuttgart Physik studiert und ihre Masterarbeiten am Institut für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen (IHFG) geschrieben. Dort waren sie auch mehrere Jahre als wissenschaftliche Mitarbeiter tätig. „Gegen Ende meiner Promotion haben wir Anfang 2018 die Chance gesehen, auf Basis der bisherigen Forschung am IHFG industrietaugliche Produkte im Bereich der Halbleitertechnologie zu entwickeln", sagt Bek.

Sie entschieden sich Twenty-One Semiconductors zu gründen und erhielten 2018 bis 2019 ein EXIST-Gründerstipendium. „Vor allem während der EXIST-Zeit haben wir Begleitung und Unterstützung durch die TTI GmbH erhalten", sagt Bek. „Diese Zeit haben wir genutzt, um eine industrietaugliche Herstellung des MEXL-Laserkristalls zu entwickeln.“

Optisch gepumpter Halbleiterlaser. Der Laserkristall wird durch das grüne Licht eines Pumplasers angeregt und erzeugt rotes Laserlicht.

Analyse von Blut- und Gewebeproben mittels Laser

Die Nachfrage für Lasermodule mit Zentralwellenlängen im sichtbaren Spektralbereich wächst kontinuierlich und findet insbesondere in der Biomedizin breite Anwendung. In diesem Bereich werden hochspezialisierte Strahlquellen zur Analyse von Blut- und Gewebeproben eingesetzt, um die Wirksamkeit neuer Medikamente zu prüfen und effektivere Therapien gegen Zellkrankheiten zu entwickeln.

Dabei wird die Laserstrahlung dazu verwendet, fluoreszierende Farbstoffmoleküle, welche sich mit Hilfe von Rezeptoren an bestimmte Zellbestandteile anheften, zum Leuchten anzuregen. Diesem charakteristischen Leuchten lassen sich Informationen über die Zusammensetzung der Zellprobe entnehmen. Indem man Lasermodule mit unterschiedlichen Wellenlängen, das heißt Farben, verwendet, ist es möglich, eine Vielzahl verschiedener Farbstoffe anzuregen und somit eine ganze Palette von Zelleigenschaften gleichzeitig zu untersuchen. Aus diesem Grund beherbergen moderne Analysegeräte bis zu acht Anregungslaser mit verschiedenen Emissionswellenlängen.

Optisch gepumpter Halbleiterlaser mit UV-Emission. Über einen zusätzlichen Kristall im Laser-Resonator wird das Laserlicht in ultraviolette Strahlung umgewandelt.

In roten und blauen Lasermodulen werden typischerweise Halbleiterdioden verbaut. Diese weisen eine hohe Effizienz auf, sind sehr kompakt und unkompliziert in der Handhabung. Im grünen und gelben Spektralbereich sind allerdings materialbedingt keine effizienten Laserdioden verfügbar, weshalb die meisten Laserhersteller dort auf Festkörperlaser zurückgreifen. Im Gegensatz zu den Halbleiterdioden sind diese Laser deutlich komplexer in ihrem Aufbau und erfordern die präzise Ausrichtung einer Vielzahl von optischen Komponenten sowie die exakte Temperaturstabilisierung des Systems. Dies macht sie sehr teuer und aufwändig in der Herstellung.

Hier setzt die Innovation von Twenty-One Semiconductors an: Basierend auf den umfangreichen Forschungsarbeiten des IHFG haben sie einen neuartigen Laserkristall entwickelt, mit welchem sich auf unkomplizierte Art und Weise sichtbare Laserstrahlung erzeugen lässt. "Mit dem innovativen MEXL-Laserkonzept (MEmbrane eXternal-cavity Laser) ermöglichen wir Laserherstellern in Zukunft effizientere und kompaktere Lasermodule im grün-gelben Spektralbereich zu bauen", sagt Bek. Mit dem Investment des High-Tech Gründerfonds planen sie ein Portfolio von MEXL-Kristallen aufzubauen und so den Schritt vom Entwicklungsdienstleister zum produzierenden Unternehmen zu machen.

Bis heute sind die Alumni eng mit dem IHFG verbunden und oft an der Universität Stuttgart anzutreffen: "Wir bekommen viel Unterstützung vom Institut, können zum Beispiel die Labore und Anlagen an der Universität nutzen. Auch im Rahmen von Abschlussarbeiten arbeiten wir zusammen.“

Tipps für angehende Gründer*innen

"Ein klarer Plan und ein solides Geschäftsmodell sind von Anfang an enorm hilfreich und wichtig", rät Witz-Haszler allen Gründungsinteressierten. Wer Fragen an die beiden Gründer hat darf sich gerne per E-Mail an sie wenden. Die Universität Stuttgart bietet für alle Interessierten eine Erstberatung und ein Gründungscoaching an. Dabei begleitet ein interdisziplinäres Beraterteam Interessierte von der Idee bis hin zur erfolgreichen Gründung.

Über den High-Tech Gründerfonds

Der Seedinvestor High-Tech Gründerfonds ist ein Investor für innovative Technologien und Geschäftsmodelle. Er unterstützt die besten Gründerinnen und Gründer, deren Ideen ganze Industrien revolutionieren können und das Leben der Menschen verbessern. Mit einem Volumen von rund 900 Millionen Euro verteilt auf drei Fonds sowie einem internationalen Partner-Netzwerk hat der HTGF seit 2005 mehr als 600 Start-ups begleitet. Sein Team aus erfahrenen Investment Managern und Start-up-Experten unterstützt die jungen Unternehmen mit Know-how, Unternehmergeist und Leidenschaft. Der Fokus liegt auf High-Tech Gründungen aus den Bereichen Digital Tech, Industrial-Tech, Life Sciences, Chemie und angrenzende Geschäftsfelder.

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