Plastik unter Strom

Die bahnbrechenden Leistungen, die Störmer begeistert feiert, sind Schöns Forschungen an organischen Materialien, also Kunststoffen, die sich auch für die Produktion von Massenartikeln anwenden lassen. „Er hat Eigenschaften bei Plastik gefunden, die wir nie für möglich gehalten hätten“, so Störmer. Dem jungen Physiker ist es gelungen, ein ausgeklügeltes Verfahren zur Herstellung und Reinigung von einzelnen Kristallen aus organischen Materialien zu entwickeln. Mit diesen Kristallen, die in der Lage sind Strom zu leiten, baute er Transistoren und einfache elektronische Schaltkreise, die ein großes Potenzial im Bereich der Billig- und Einwegelektronik besitzen. Die Fähigkeit organischer Substanzen, sich mit biegsamen Kunststoffen gut zu verbinden, ebnet den Weg in Richtung „Plastikelektronik“. Organische Materialien für Anwendungen in Elektronik und Optoelektronik sind deshalb so interessant, weil sie im Unterschied zu den heute hauptsächlich eingesetzten anorganischen Halbleitern wie Silizium und Germanium erheblich einfachere und billigere Herstellungsverfahren ermöglichen. Deshalb sind sie besonders geeignet für Massenproduktionen. „Auch wenn Kunststoffe nie so gute Halbleiter sein werden wie etwa Silizium“, erklärt Schön, „sind sie trotzdem für großflächige Anwendungen interessant, zum Beispiel für die Bildschirme zusammenklappbarer Laptops.“ Interessant sind Schöns Entdeckungen auch für die Herstellung elektronischer Warenetiketten mit neuartigen Plastikchips. Mit ihnen wäre der Gang durch die Supermarktkasse – weil die Etiketten automatisch abgelesen werden würden – nur noch eine Angelegenheit von Sekunden, und Hinweisschilder an den Kassen mit der Aufschrift „Bitte alle Waren auf das Band legen“ gehörten bald schon der Vergangenheit an.

Jan Hendrik Schön studierte Physik an der Universität Konstanz. Er erwarb 1993 sein Diplom und promovierte 1997. Kurzzeitig war er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Konstanz tätig, bis er 1998 als &Mac226;Postdoc‘ zu den angesehenen Bell Laboratories in Murray Hill/New Jersey ging. Begonnen hat Schön seine Forschungsarbeiten bei den „Bell Labs“, wie sie in Kennerkreisen genannt werden, in der Arbeitsgruppe von Bertram Batlogg, der inzwischen Professor an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich ist. Zusammen mit ihm und dem erfahrenen Materialforscher Christian Kloc gelangen Schön nach kurzer Zeit die ersten Aufsehen erregenden Experimente zu organischen Halbleitern. Schon im Jahre 1999 erhielt Schön zusammen mit Batlogg und Kloc den &Mac226;Industrial Award‘ anlässlich der &Mac226;International Conference on Synthetic Metals‘.

Im Team zum Erfolg

Neben den wesentlichen Fortschritten in der festkörperphysikalischen Anwendung organischer Materialien realisierten die drei Wissenschaftler den organischen Feldeffekt-Transistor, mit dem Materialien mit elektrischen Ladungen &Mac226;dotiert‘ werden können. Auf diese Weise kann die elektrische Leitfähigkeit des Materials über einen größtmöglichen Bereich variiert werden: von isolierend über metallisch bis hin zu supraleitend. Um diese phantastischen Veränderungen der elektrischen Eigenschaften zu erreichen, ist es lediglich erforderlich, eine Spannung am Feldeffekt-Transistor zu ändern, d.h. die elektrischen Eigenschaften können sozusagen im Handumdrehen verändert werden. Neben der Realisierung des ersten Polymer-Supraleiters konnten die drei Physiker auch in Substraten aus Fullerenen (das sind Kristalle aus fußballförmigen Kohlenstoffmolekülen) supraleitende Sprungtemperaturen bis zu 117 Grad Kelvin erreichen, also von bis zu minus 156 Grad Celsius – einer Temperatur, die durch Kühlung mit flüssigem Stickstoff leicht und kostengünstig erreichbar ist. Wenn durch diese Methode Supraleitung induziert wird, sind die supraleitenden Eigenschaften eines Materials auf einfache Weise lateral zu kontrollieren, was es erlaubt, die sogenannte Josephson-Kopplung zwischen zwei Supraleitern voll durchzustimmen. Auch dies gelang den Physikern, wodurch möglicherweise eine Basis zum Bau von supraleitenden Quantencomputern gelegt wurde. Wesentliche Fortschritte erreichten Schön und seine Kollegen auch auf dem Gebiet der Wechselwir-kung von Licht mit organischen Materialien. Sie schafften es, den ersten elektrisch betriebenen organischen Laser zu demonstrieren und ein völlig neuartiges Bauelement zu entwickeln: den Licht-emittierenden Transistor, der die Eigenschaften eines Lasers mit denen eines Transistors vereinigt und damit neuartige Möglichkeiten in der Optoelektronik eröffnet.

Der Otto-Klung-Weberbank-Preis wird durch die Otto-Klung-Stiftung an der Freien Universität in Verbindung mit der Fördergesellschaft der Weberbank gGmbH verliehen. „Die in diesem Jahr begonnene Zusammenarbeit mit der Fördergesellschaft der Weberbank ist für die Otto-Klung-Stiftung eine gute Chance, dem gemeinsam verliehenen Preis noch mehr Gewicht und Geltung zu verschaffen“, erläutert Kurt Hammer, Vorstandsmitglied der Otto-Klung-Stiftung, die neue Kooperation. Gegründet wurde die Otto-Klung-Stiftung 1973 als Vermächtnis des Berliner Kaufmanns Otto Klung (1893 – 1968). Klung brachte es vor allem nach dem zweiten Weltkrieg zu finanziellem Erfolg. Der gelernte Maschinenbauer und graduierte Ingenieur bedauerte es zeitlebens, dass er keine Gelegenheit hatte, ein weiterführendes naturwissenschaftliches Studium zu absolvieren, das es ihm ermöglicht hätte, den Fortschritt in Wissenschaft und Gesellschaft aktiv mit zu gestalten. Durch sein Vermächtnis und die nach ihm benannte Stiftung gelang es ihm aber, einen bleibenden Beitrag zur Förderung herausragender junger Wissenschaftler in Deutschland zu leisten.