Berlin, November 2025. Beim Falling Walls Science Summit wird gern in großen Bildern gesprochen: Mauern, die fallen sollen – in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft. Doch manchmal sind es nicht die großen Metaphern, sondern die kleinen Wellenlängen, die Dinge verändern können: Deep-Ultraviolett-Licht.

Ultraviolettes Licht wird zunehmend als vielseitiges und leistungsfähiges Werkzeug moderner Technologie neu entdeckt. Viele denken beim Thema an Sonnenbrand, Sonnencreme und Warnhinweise. Beim Falling Walls Science Summit in Berlin zeigte sich jedoch, dass ausgerechnet UV – genauer: Deep UV und Far-UVC – zunehmend zu einem der spannendsten Werkzeuge moderner Photonik wird. Nicht nur als „unsichtbares Licht“, sondern als Licht mit besonderen Kräften: energiereich genug, um chemische Bindungen zu knacken, Mikroben zu inaktivieren oder Atome mit extremer Präzision anzuregen.

Im Panel „Deep-UV Innovation: Shaping the Future of Photonics“ diskutierten Michael Kneissl (TU Berlin, Chairman of the Board von Advanced UV for Life), Åsa Haglund (Chalmers University), Tanja Mehlstäubler (PTB) und Martina Meinke (Charité), wie Fortschritte bei UV-LEDs und UV-Lasern neue Anwendungen möglich machen – und warum der Sprung in die Praxis nicht nur eine Frage der Physik ist, sondern auch von Herstellbarkeit, Aufklärung und Öffentlichkeitsarbeit geprägt ist.

Erst einmal: Was ist „Deep UV“ überhaupt?

Wir kennen das Regenbogen-Spektrum: Rot, Grün, Blau. Doch unterhalb von 400 Nanometern beginnt das Ultraviolett. Es wird grob in UVA, UVB, UVC und „Vakuum-UV“ unterteilt. Der wichtige Punkt, den Prof. Kneissl gleich zu Beginn klar machte: UV-Photonen tragen deutlich mehr Energie als sichtbares Licht. Viel mehr. Genug, um chemische Bindungen zu brechen.

Wichtig ist die Unterscheidung zwischen natürlichem UV-Licht von der Sonne und künstlichem UV-Licht aus dem Labor. Die Sonne sendet UV aus – doch unsere Atmosphäre filtert den größten Teil heraus, sodass am Boden vor allem Wellenlängen im UVA- und UVB-Bereich ankommen. UV-Licht der Sonne ist zugleich nützlich (etwa für die Vitamin-D-Produktion) und gefährlich (Sonnenbrand, erhöhtes Hautkrebsrisiko).

Diese Eigenschaften erklären auch, warum UV-Licht – insbesondere in technischen Anwendungen – so begehrt ist: Wo man Bindungen gezielt „aufbrechen“ kann, lässt sich desinfizieren, messen, strukturieren oder härten. Besonders interessant für kontrollierte Anwendungen sind jene UV-Bereiche, die in der Natur kaum vorkommen und daher künstlich erzeugt werden müssen: UVC, Far-UVC sowie noch kurzwelligeres UV – zusammengefasst als Deep-UV.

Von Quecksilberlampen zu Halbleitern: Warum der Wechsel gerade passiert

Viele klassische UVC-Anwendungen basieren bis heute auf Quecksilberdampflampen (typisch bei 254 Nanometern), etwa in der Wasserdesinfektion. Sie sind etabliert – doch Quecksilber gilt als toxisch und wird regulatorisch zunehmend zurückgedrängt.

Das Panel stellte daher Alternativen in den Mittelpunkt: halbleiterbasierte UV-LEDs und UV-Laser. Hier passiert gerade etwas Entscheidendes. UVC-LEDs sind inzwischen kommerziell verfügbar und erreichen laut Paneldiskussion bereits Wall-Plug-Effizienzen von rund 10 Prozent – mit weiterem Verbesserungspotenzial. Das klingt nach einem Ingenieursdetail, ist aber ein zentraler „Kippwert“: Effizienz (und Lebensdauer) entscheiden darüber, ob aus Spezialtechnik eine skalierbare Plattform für breite Anwendungen wird.

Hinzu kommt ein zweiter Hebel: Halbleiter lassen sich auf Wafern in großen Stückzahlen fertigen. Steigt die Produktionsmenge, sinken die Preise – ein Mechanismus, der aus der klassischen LED-Welt bestens bekannt ist.

LED oder Laser? Zwei Lichtarten, zwei Superkräfte

Åsa Haglund erklärte den Unterschied so:

• LEDs erzeugen Licht über spontane Emission. Es ist breitbandiger, kommt aus vielen Richtungen und wirkt „diffus“.
  Das ist ideal, wenn Flächen beleuchtet werden sollen – etwa bei Desinfektion, Phototherapie oder UV-Curing.
• Laser erzeugen Licht über stimulierte Emission. Das Ergebnis ist ein gerichteter, schmalbandiger und kohärenter Strahl – ein präzises Werkzeug, das sich zudem sehr schnell modulieren lässt.
  Das eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen Licht gezielt und kontrolliert eingesetzt wird: Spektroskopie, Interferometrie, Lithografie, 3D-Druck – und nicht zuletzt Quantentechnologien.

Spannend ist: Im Deep-UV-Bereich existieren Laser heute oft noch als große, teure Systeme (etwa Excimerlaser oder frequenzkonvertierte Laser). Haglunds Vision – und die Richtung der Forschung – ist ein Halbleiterlaser, der winzig, effizient und potenziell kostengünstig wäre. Das würde Deep-UV-Laser aus der „Labor-Klasse“ in die „Produkt-Klasse“ überführen.

Warum ist das so schwierig? Weil UV-Halbleitermaterialien (z. B. AlGaN-Systeme) nicht nur optisch gut funktionieren müssen, sondern auch elektrisch: Für Laser braucht man hochwertige Resonatoren und Spiegelstrukturen sowie eine so genannte zuverlässige n- und p-Leitfähigkeit (um Elektronen „fließen“ zu lassen), die bei diesen Materialien besonders anspruchsvoll ist. Haglund betonte jedoch, dass die Fortschritte bei Materialqualität, Spiegelkonzepten und Injektionsmechanismen zuletzt deutlich zugenommen haben.

Quantencomputer & Atomuhren: Wenn UV-Licht zur Zeitmaschine wird

Tanja Mehlstäubler von der Physikalische Technischen Bundesanstalt brachte die Deep-UV-Perspektive aus einer Welt, in der Präzision alles ist: Metrologie, Atomuhren und Quantenhardware.

Ein zentraler Punkt: Sobald Atome ionisiert werden (Ionen statt neutraler Atome), verschieben sich wichtige optische Übergänge in Richtung Blau und UV. Für ionenbasierte Quantentechnologien werden Laserwellenlängen um 397 nm, 370 nm, 313 nm und weitere UV-Bereiche relevant.

Doch ihre eigentliche Botschaft lautete nicht etwa, dass es vordergründig um Laserleistung geht. Der Engpass liegt oft woanders: Wie gelangt das Licht verlustarm dorthin, wo es gebraucht wird? Für skalierbare Quantenprozessoren müsse Photonik direkt auf dem Chip integriert werden – nicht als großes Labor aus Spiegeln und Linsen, sondern als miniaturisierte Infrastruktur aus Wellenleitern, Modulatoren und Schaltern.

Genau hier wird es im UV-Bereich besonders schwierig. Verluste steigen, weil Oberflächenrauigkeit, Materialdefekte und Fertigungsgrenzen stärker ins Gewicht fallen. Mehlstäubler machte das Problem anschaulich: Ein leistungsstarker Laser nützt wenig, wenn am Ende nur ein Bruchteil des Lichts sauber am Ion ankommt.

Far-UVC in der Medizin: Warum „tiefer“ manchmal sicherer sein kann

Martina Meinke von der Charité drehte eine bekannte Perspektive um. Sinngemäß erklärte sie: In der Dermatologie heißt es normalerweise „UV vermeiden“. Und doch kann Far-UVC medizinisch helfen – gerade weil es stärker als klassisches und natürliches UV-Licht absorbiert wird.

Der Schlüssel für diese Paradox liegt in der Geometrie des Lebens: Die äußerste Hautschicht, das Stratum corneum, besteht aus toten Zellen ohne Zellkern. Ist Far-UVC-Licht so kurzwelllig, dass es nahezu vollständig in dieser obersten Schicht absorbiert wird, erreicht es die lebenden Zellen darunter kaum. Mikroben an der Oberfläche (wie Bakterien, Viren oder Pilze) sind dagegen klein genug, dass ihr Erbmaterial geschädigt werden kann. Die Grundidee lautet also: Keime treffen, Gewebe verschonen.

Meinke ordnete das in zwei globale Problemfelder ein:

1. Antimikrobielle Resistenzen (AMR): Wenn Antibiotika versagen, braucht es neue Konzepte.
2. Pandemien: Wenn sich Viren über Luft und Oberflächen verbreiten, ist jede Technologie relevant, die das Infektionsrisiko senkt.

Im Panel ging es auch um konkrete Wellenlängen: 222 nm (häufig aus Excimerlampen) gilt als besonders „oberflächlich“ und eignet sich daher für Luft- und Raumdesinfektion. 233 nm (als LED-Ansatz) dringt etwas tiefer ein. Das ist hilfreich, weil Haut mikroskopisch uneben ist und Keime nicht nur auf einer „glatten Oberfläche“ sitzen.

Ein zentrales Thema ist dabei Dosis und Sicherheit. Meinke machte deutlich, dass Wirksamkeit und Unbedenklichkeit zusammen gedacht werden müssen – und dass für klinische Anwendungen der anspruchsvolle Weg über Zulassung und Medizinproduktregulierung unvermeidlich ist. Ihre wichtigste Forderung zum Schluss war fast schon kulturell: Die Zurückhaltung vor UV muss verschwinden. Ohne Akzeptanz keine Anwendung.

Was muss als Nächstes passieren?

Am Ende fragte Michael Kneissl die Runde nach der „nächsten Mauer“, die fallen muss, damit Deep-UV-Innovation wirklich in der Praxis ankommt. Aus den Antworten lässt sich eine klare Roadmap ableiten:

• Akzeptanz & Kommunikation: Es reicht nicht, dass Far-UVC sicher angewendet werden kann – es muss auch als sicher verstanden werden.
  • Fertigung & Materialien: UV-taugliche Nanophotonik braucht bessere Materialien und Prozesse, geringere Verluste sowie reproduzierbare Plattformen, um UV-Licht zuverlässig an den Anwendungsort zu bringen.
  • Teamwork zwischen Disziplinen: Fortschritte bei Deep-UV-Lasern entstehen nur, wenn Materialwissenschaft, Bauelementphysik und -Engineering eng zusammenarbeiten.

Deep UV ist damit nicht nur „ein neues Licht“. Es ist ein neuer Werkzeugkasten – für Keimkontrolle ohne Chemie, für hochpräzise Messungen und für Quantenchips. Und wie so oft bei echten Technologiesprüngen gilt: Die Physik liefert die Möglichkeit – doch ob daraus ein Alltagstool wird, entscheidet sich in der Übersetzung: in Produkten, Standards, Zulassungen – und in der Kunst, Komplexität verständlich zu machen.

Hinweise & Danksagung

Das Panel wurde organisiert durch Prof. Michael Kneissl, Chairman of the Board des Verbandes Advanced UV for Life und Institutsleiter an der Technischen Universität Berlin.

Die Deep-UV-Session des Falling Walls Science Summit wurde durch die freundliche Unterstützung der Berthold Leibinger Stiftung GmbH ermöglicht.

Bildnachweise:
Photo credits: © Falling Walls Foundation,
© Advanced UV for Life

Weitere Informationen zum Falling Walls Science Summit finden Sie unter:
www.falling-walls.com