Solarzellen, LED-Displays, Computertransistoren – kaum ein technisches Produkt kommt heute ohne Halbleiter aus. Ihre Herstellung ist aber immer noch aufwendig und teuer. Damit etwa perfekte Silizium-Einkristalle wachsen, muss Quarzsand bei etwa 2000 °C zu Silizium reduziert, dann in absolut staubfreien Räumen bei 1400 °C aufgeschmolzen und sehr, sehr langsam abgekühlt werden.

„Kleinste Störstellen im Kristallgitter – und die Leitfähigkeit des Halbleiters nimmt von sehr gut zu katastrophal ab“, sagt Sascha Feldmann. Das will er ändern. Der Professor leitet das „Labor für Energiematerialien“ an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL).

Feldmann forscht an Halbleitern, die das Gleiche und mehr können, aber nur einen Bruchteil kosten und wesentlich robuster sind. Für seine bahnbrechenden Beiträge auf dem Gebiet der chiralen Licht-Materie-Wechselwirkungen, die herausragende Fortschritte unter anderem bei neuartigen Energiematerialien ermöglicht haben, wird der 32-Jährige mit dem Klung-Wilhelmy-Wissenschaftspreis 2026 ausgezeichnet. Er ist mit 50.000 Euro dotiert und wird am 19. November im Institut für Chemie und Biochemie in der Arnimallee 22 der Freien Universität Berlin verliehen.

Sascha Feldmanns Halbleiterpalette ist vielfältig, reicht von organischen Molekülen bis zu anorganischen Quantenpunkten und Hybriden dazwischen. „Bei den rein molekularen Systemen, wie dem supramolekularen Perylendiimid-Würfel, haben wir uns von Farbstoffen aus der Natur inspirieren lassen“, erklärt der Forscher. Sie besitzen ausgedehnte, bewegliche π-Elektronen-Systeme, die durch Licht angeregt werden und so Strom erzeugen. Feldmanns Halbleiter sind vergleichsweise ungeordnet, funktionieren aber trotzdem exzellent. Ob sie Licht absorbieren oder emittieren – und wenn Letzteres, von welcher Wellenlänge – lässt sich durch kleinste chemische Veränderungen des Moleküls beziehungsweise der Gegenionen in den Kristallen exakt einstellen. Licht, in Form ultrakurzer Laserpulse, benutzt sein Team auch, um Struktur und Qualität der Materialien zu analysieren und zu verstehen.

Ein besonderer Pluspunkt ist die simple und preiswerte Material-Herstellung. „Einige Halbleiter können bei Raumtemperatur synthetisiert werden, andere auf einer Heizplatte bei 100 °C. Man könnte sie also in jeder Küche zusammenrühren.“ Das Resultat hat die Konsistenz von Tinte und lässt sich zu dünnen, flexiblen Folien versprühen oder gar verdrucken. „Wir können damit über 25 Prozent der Sonnenenergie in Strom umwandeln – also vergleichbar effizient wie herkömmliche Solarzellen. Jetzt arbeiten wir an der Stabilität.“ Die Materialien sind oft wasserlöslich, können also nicht ungeschützt auf Dächern aufgebracht werden. „Silizium-Panele liegen da oben aber auch nicht ohne Hülle, sondern in Glas verkapselt. Das machen wir auch.“ Bei dem geringen Herstellungspreis könnte man auch alle 15 Jahre einfach alles herunterwaschen und die Halbleiterlösung neu aufsprühen. „Weil die Folien biegbar sind, ließen sich Autodächer mit einer dünnen Schicht ausstatten, um beim Parken die Batterie bereits teilweise zu laden.“

Auf der Forbes-Liste

Sascha Feldmanns Werdegang ist eine eindrucksvolle Bildungsgeschichte. 1993 im ostfriesischen Leer geboren, schließt er als Erster seiner Familie die Schule mit dem Abitur ab. Das Interesse an Naturwissenschaften weckt und fördert sein Chemielehrer, der nicht zuletzt die „Kuchenliste“ in sein Leben bringt. „Auf die kam man, wenn man zum Beispiel die Schutzbrille vergessen oder besonders gut in der Klausur abgeschnitten hatte.“ Und so gibt es im Leistungskurs einmal pro Woche selbstgebackenen Kuchen für alle. Sein Lehrer bringt ihn zu „Jugend forscht“, wo er mit einer Molekularküchen-Variante von Coq au vin brilliert: Das Huhn,sous-vide-gegart im Vakuum, an Sauce im Agar-Agar-Gelblock und Speck-Schäumchen. „Das hat mir viele Türen geöffnet.“

Das Studium der Chemie in Heidelberg schließt er als Jahrgangsbester ab. Es ist, wie auch die Physik-Promotion in Cambridge, von hochrangigen Stipendien begleitet. Im Cavendish Laboratorium forscht er an der Lokalisation von Ladungsträgern in Metallhalogenid-Perowskiten für optoelektronische Anwendungen.

Danach will er in die USA und bewirbt sich auf Postdoc-Stipendien. Die Universität Cambridge, die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Leopoldina und auch die Europäische Union wollen ihn fördern. Und dann kommt die Zusage für das Rowland-Stipendium der Harvard University: Ihm werden dreieinhalb Millionen US-Dollar für fünf Jahre geboten und die Möglichkeit, eine eigene Arbeitsgruppe aufzubauen. Es ist Harvards größte Auszeichnung – wer könnte da Nein sagen? Er stellt mehrere Postdocs ein, statt selbst einer zu sein, und kann modernste Laser kaufen. „Es war eine tolle, intensive Zeit. Ein ganz junges Team, ich war selbst viel im Labor und lernte dazu noch Management und Teamführung.“

2023 steht Sascha Feldmann auf der Forbes-Liste „30 under 30“ der einflussreichsten Nachwuchstalente weltweit. Aus der Schweiz erhält er im selben Jahr ein Angebot, das er nicht abschlagen kann: eine Assistenzprofessur für Physikalische Chemie an der prestigeträchtigen EPFL. „Das bedeutete für mich, nie wieder um Anträge auf Forschungsgelder zittern zu müssen.“

Von Harvard nach Lausanne

Seit 2024 lebt und arbeitet der Hochschullehrer nun in Lausanne. Für ihn auch in Anbetracht der veränderten Forschungssituation unter der Trump-Regierung die richtige Entscheidung. In seinem multikulturellen Team aus Forschenden der Materialchemie, Physik und Ingenieurswissenschaften gibt es natürlich auch eine Kuchenliste. „Manche sind anfangs recht zurückhaltend, andere entwickeln richtig Spaß daran.“ Das sagt einer, der zugibt, einem guten Dessert oder Kuchen nie widerstehen zu können. Überschüssige Kalorien würden morgens vor der Arbeit im Fitnessstudio verbrannt.

Derzeit erforscht das Team, welche Effekte man Halbleitern noch „on top“ setzen kann. „Chiralität vielleicht – also Händigkeit wie bei Aminosäuren, DNA oder Zuckern. Das gibt es bei Halbleitern noch kaum.“ Könnte man bei lichtemittierenden Materialien vielleicht die Polarisation einstellen – also die Ebene, in der die Lichtwellen schwingen: horizontal, vertikal oder zirkular? Lässt sich ein Spin programmieren, ein magnetisches Moment, und damit der Zugang zu Qubits für die Quantenrechner der Zukunft?

Mit nicht einmal 33 Jahren lebt Sascha Feldmann bereits seinen Forschertraum. Was kann da noch kommen? Das Schöne sei ja, sagt er, dass man sich als Forscher immer wieder neu erfinden könne. Im kommenden Winter will er sich zunächst einen persönlichen Wunsch erfüllen: Skilaufen lernen. Und er freut sich schon auf den Après-Ski.