Im Porträt

„Nur wer scheitert, kommt weiter“

Der Experimentalphysiker Siegfried Bauer beschäftigt sich mit hoch aktuellen Themen wie dehnbarer und versteckter Elektronik, die sich überall anbringen lässt, aber auch mit künstlichen Muskeln. Hier ist er mit einer biaxialen Streckmaschine zu sehen – mit Lasercutter und 3D-Drucker gebaut. Die Maschine wurde bereits von einigen anderen Labors kopiert – dank der Veröffentlichung der detaillierten Bauanleitung. http://www.somap.jku.at/rss/
Der Physiker Siegfried Bauer beschäftigt sich mit hoch aktuellen Themen wie dehnbarer und versteckter Elektronik, die sich überall anbringen lässt, aber auch mit künstlichen Muskeln. Hier ist er mit einer biaxialen Streckmaschine zu sehen – mit Lasercutter und 3D-Drucker gebaut. Die Maschine wurde bereits von einigen anderen Labors kopiert – dank der Veröffentlichung der detaillierten Bauanleitung: http://www.somap.jku.at/rss/ Quelle: Richard Moser und Thomas Stockinger, SoMaP

Wenn man sein Labor betritt, sieht man zunächst kein teures High-Tech-Gerät. Stattdessen jede Menge Lego, Haushaltsfolie, ein Abflussrohr, eine „Legostreckmaschine“, Lasercutter und 3D-Drucker. „Wir arbeiten auch mit Luftballons. Wenn Sie so etwas machen, sind Sie natürlich sehr provokant! Physik gilt ja als schwierig und unverständlich, da kann es doch nicht sein, dass physikalische Forschung aus so profanen Dingen Inspiration schöpft“,  sagt Siegfried Bauer im Gespräch mit scilog und fügt hinzu: „Aber meine Leute sind extrem erfolgreich in Japan und den USA mit diesen Spielereien!“ – „Spielerisch“, das hört er hin und wieder auch von Kolleginnen und Kollegen als Kommentar zu seiner Arbeitsweise.

Von der Küche in die Top-Zeitschrift

Der Professor und Leiter der Abteilung Physik weicher Materie (SoMaP) am Institut für Experimentalphysik der Universität Linz beschäftigt sich mit hoch aktuellen Themen wie Elektronik auf beliebig gekrümmten Flächen, dehnbarer und versteckter Elektronik, die sich überall anbringen lässt, aber auch mit künstlichen Muskeln. So ist Bauer überzeugt, dass wir in 20 bis 30 Jahren mit Elektronik in Kleidern, auf unserer Haut und sogar in unserem Körper so vertraut sein werden, wie wir es heute mit Tablet-Computern und Smartphones sind.

Dabei arbeitet er unter anderem mit Elastomeren, die man als Fensterklebstoffe im Baumarkt kaufen kann oder mit Frischhaltefolie aus der Küche. Und kommt damit auf das Cover von Top-Zeitschriften, weil seine Arbeiten weltweit als richtungsweisend im Forschungsfeld der Makroelektronik wahrgenommen werden. In seiner Arbeit verknüpft er Technische Mechanik und Elektrotechnik mit angewandter Physik, um Hardware für das Internet der Dinge bereitzustellen.

Zerknüllbare Elektronik

Einem seiner Mitarbeiter, Martin Kaltenbrunner, der 2014 aus Japan an das Linzer Institut zurückkehrte und sich 2016 habilitierte, ist es beispielsweise gelungen, elektronische Schaltkreise auf eine extrem dünne Folie aufzubringen. Die Folie ist 27-mal dünner als Papier, man kann sie dehnen und sogar zusammenknüllen, ohne dass die Schaltkreise Schaden nehmen. Anwendungsbereiche gibt es viele. So ließe sich die Elektrofolie etwa direkt an einer Zahnprothese für querschnittgelähmte Menschen aufbringen. Durch Berührung mit der Zungenspitze könnten elektrische Impulse ausgelöst und damit Geräte gesteuert werden, die Querschnittgelähmte sonst nicht bedienen können.

Eines der wissenschaftlichen Highlights der Gruppe Bauer, zusammen mit Chemikern der JKU erarbeitet: die dünnsten luftstabilen Perovskit-Solarzellen der Welt. Ein Durchbruch in der Geschichte der ultraleichten Solarzellen. Hier segelt ein superleichtes Solarflugzeugmodell über den Campus.
Eines der wissenschaftlichen Highlights der Gruppe Bauer, zusammen mit Chemikern der JKU erarbeitet: die dünnsten luftstabilen Perovskit-Solarzellen der Welt. Ein Durchbruch in der Geschichte der ultraleichten Solarzellen. Hier segelt ein superleichtes Solarflugzeugmodell über den Campus. Quelle: Martin Kaltenbrunner, SoMaP

Superleichte Solarzellen

Ein weiteres Highlight waren die dünnsten luftstabilen Perovskit-Solarzellen der Welt. Bei der Entwicklung brachte erst eine vermeintlich einfache Idee den Durchbruch: Verchromen schützt elektronische Geräte und lässt sie edel aussehen, in der Solarzelle dient eine ultradünne Schicht aus Chrom-Chromoxid  zwischen Halbleiter und Elektrode demselben Zweck.

Ein Physiker ist nicht nur Physiker: Er ist auch Schriftsteller, Künstler und Entertainer.

Siegfried Bauer

Physiker, Schriftsteller, Entertainer

Der Querdenker Bauer zieht vor allem junge Leute an, die das Wagnis eingehen, neue Wege zu finden. Er ist einer, der alles hinterfragt, denn seiner Ansicht nach, muss ein Wissenschafter alles infrage stellen. In der Vorlesung irritiert er daher schon mal Erstsemestrige, wenn er einen Satz aus einem Buch vorliest und anschließend in einem Experiment das genaue Gegenteil aufzeigt. Die einen verunsichert das, die anderen zieht gerade das an. „Ein guter Physiker ist nicht nur Physiker. Er ist auch Schriftsteller, denn er muss eine gute Geschichte erzählen. Er ist Künstler, denn er braucht gute Bilder um komplexeste Informationen einfach zu vermitteln. Und er ist Entertainer, denn er muss die Leute packen. Lernt das bitte gleich zu Beginn!“, sagt Bauer seinen Studierenden.

Die Einfachheit macht‘s: Wie stellt man am besten dehnbare Elektronik dar? Zwei Legomännchen ziehen das weiche Material mit der Elektronik auseinander.
Die Einfachheit macht‘s: Wie stellt man am besten dehnbare Elektronik dar? Zwei Legomännchen ziehen das weiche Material mit der Elektronik auseinander. Quelle: R. Moser et al., Advanced Science 3, 1500396 (2016)

Die Einfachheit macht‘s

Wie kann man schwer verständliche wissenschaftliche Ergebnisse am besten erklären? Die dehnbare Elektronik? –  Zwei Legomännchen ziehen das weiche Material mit der Elektronik auseinander. Die dünnsten luftstabilen Perovskit-Solarzellen der Welt? – Ein superleichtes Solarflugzeugmodell fliegt am Campus. Das sind nur zwei Beispiele von Bildern, mit denen die Linzer auf das Cover der Zeitschriften „Advanced Science“ und „Nature Materials“ kamen.

Um gute Bilder zu machen, wird schon mal ein paar Tage am Design gearbeitet. Bauer hat dafür in einem Labor ein kleines „Fotostudio“ eingerichtet. Auch da ist dem Liebhaber von Carl-Barks- und Don-Rosa-Comics die Einfachheit am wichtigsten. Weil gerade auch im Zuge solcher Arbeiten seine Studierenden lernen, scheinbar einfache, aber tiefgehende wissenschaftliche Fragestellungen an der Grenze zwischen Physik und Ingenieurwissenschaften auf den Punkt zu bringen, werden Siegfried Bauers wissenschaftlichen Arbeiten in der internationalen Fachszene so intensiv wahrgenommen.

Querdenker

Angeeckt ist der heute 55-Jährige schon als Studierender an der Universität Karlsruhe, als er in seiner Doktorarbeit ein provokantes Vorwort schreibt und noch ein paar Comiczeichnungen hinzufügt. Sein Doktorvater erkennt jedoch schon früh sein Talent und setzt sich – auch gegen den Widerstand seitens anderer Prüfer – für seinen Doktoranden ein. „Für meinen Doktorvater würde ich jederzeit durchs Feuer gehen!“, sagt Bauer.

Traut den alten Knaben nicht!

Siegfried Bauer

„Ahnungslosigkeit ist eine große Triebkraft“

Seine eigene Aufgabe als Mentor sieht der Professor darin, die Menschen um sich herum vorsichtig zu führen, damit sie schnell zu eigenen Ideen und zu eigenen Projekten kommen. Jeder seiner Doktorandinnen und Doktoranden hat ein sogenanntes „Flaggschiffprojekt“, für das er verantwortlich ist, und für das er selbstständig ein Team bildet. Darüber hinaus ist er aber frei und darf in jedem anderen Projekt mitmachen, zu dem er glaubt, etwas beitragen zu können.

Kreativität und Mut sind jene Eigenschaften, die Bauer bei seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern besonders wichtig sind. Einer seiner häufigsten Ratschläge lautet: „Traut den alten Knaben nicht!“, denn er sieht auch an sich selber, dass man mit dem Alter vorsichtiger wird. „Ahnungslosigkeit ist eine große Triebkraft in der Wissenschaft und je älter man wird, umso weniger ahnungslos ist man und umso weniger traut man sich.“

Der schematische Aufbau der Perovskit-Solarzelle. Eine vermeintlich einfache Idee brachte den Durchbruch: Verchromen schützt elektronische Geräte. In der Solarzelle dient eine ultradünne Schicht aus Chrom-Chromoxid zwischen Halbleiter und Elektrode demselben Zweck.
Der schematische Aufbau der Perovskit-Solarzelle. Eine vermeintlich einfache Idee brachte den Durchbruch: Verchromen schützt elektronische Geräte. In der Solarzelle dient eine ultradünne Schicht aus Chrom-Chromoxid zwischen Halbleiter und Elektrode demselben Zweck. Quelle: M. Kaltenbrunner et al. Nature Materials 14, 1032 (2015)

Associate Editor und IEEE Fellow

Deshalb schlägt Bauer in seiner Funktion als Associate Editor der Zeitschrift „Applied Physics Reviews“ auch immer wieder junge Leute für Übersichtsarbeiten vor, bei denen er das Gefühl hat, dass sie nach oben kommen werden und nicht „die alten Knaben“. Mit Vorliebe besucht er Tagungen und Vorträge zu unterschiedlichsten Themen. „Wenn mich ein Vortrag packt, rede ich mit den Menschen, und wenn die Faszination bleibt, schlage ich sie vor“, erzählt er. Anfang des Jahres wurde Bauer zum IEEE Fellow ernannt, ein besonderer Mitgliederstatus des Institute of Electrical and Electronics Engineers, der an Personen mit außergewöhnlichen Leistungen in einem Interessensbereich des IEEE vergeben wird. Auf die Frage bei einer Fakultätssitzung, warum er diese Auszeichnung bekommen hat, antwortete er: „Das ist ganz leicht: Engagiere dich einfach viele Jahre lang für den Verein und kümmere dich nicht darum, ob du was wirst, und dann kommt es plötzlich.“

Bodenständigkeit

Diese Bodenständigkeit hat Siegfried Bauer wohl von seiner Familie mitbekommen. Aufgewachsen als jüngster von vier Söhnen in einer kleinen Nebenerwerbslandwirtschaft in der Nähe von Karlsruhe ist es für ihn selbstverständlich, dass man einander unterstützt. Berührung zur akademischen Welt hat die Familie überhaupt keine. Folgende Geschichte verdeutlicht das: Als Siegfried Bauer in Karlsruhe Physik studiert, kommt ein Professor zu ihm nachhause. Seine Mutter, eine einfache Hausfrau, hat solchen Respekt vor diesem Professor, dass sie die ganze Zeit über im Speicher „beschäftigt ist“. „Noch heute ist das ein Witz. Wenn ich nachhause komme, sage ich: „Musst aber nicht extra in den Speicher gehen!“, schmunzelt Bauer.

Wir brauchen mehr kritisches Hinterfragen.

Siegfried Bauer

Die Liebe zu Mathematik und Physik

Die Liebe zum Lesen entwickelt der jüngste Sohn bedingt durch seine angeschlagene Gesundheit, die dazu führt, dass er nicht so viel zu Hause mithelfen kann. Es ist ein monatelanger Spitalsaufenthalt, der den damals 16-Jährigen zur Bewegungslosigkeit zwingt und zu Mathematik und Physik führt. Er bittet seine Mutter, ihm Bücher zu bringen, damit er seinen Kopf beschäftigen kann. Zuvor ist er in der Schule in diesen Fächern ein mittelmäßiger Schüler. Diese Monate ändern das radikal. Außerdem hat er – zurückgekehrt in die Schule – einen neuen, sehr engagierten Physiklehrer und macht einen Leistungskurs in diesem Fach: „Das war eine tolle Sache! Wir hatten jede Woche einmal die gesamte Sammlung zur freien Verfügung. Der Lehrer sagte: „Überlegt euch ein Projekt, ich begleite euch dabei“, erinnert er sich begeistert.

Luftballons und Magnetkugeln

Diese Art von Unterricht würde sich der Physiker Siegfried Bauer verstärkt in den Schulen wünschen: weniger Wissen-Abfragen und mehr kritisches Hinterfragen. „Es gibt keine einfachen Antworten. Gerade Lehrer müssen kritisch denken“, fordert der Vater zweier Gymnasialschüler. Deshalb versucht er in der Lehrerfortbildung zu zeigen, dass ein Lehrsatz oft zugleich richtig und falsch sein kann. In praktischen Beispielen zeigt er den Lehrerinnen und Lehrern Experimente, mit denen sie die Kinder – mit einfachsten Mitteln – begeistern können: mit Luftballons, mit Bierdeckeln oder mit einer Magnetkugel, die ganz langsam durch eine Alufolienrolle fällt.

Das System muss aushalten, dass es Querdenker gibt und diese fördern, anstatt sie als Störenfriede wahrzunehmen.

Siegfried Bauer

Akzeptanz des Scheiterns

Mehr Freiheit und Bereitschaft, ein Wagnis einzugehen, wünscht sich Bauer vom Bildungs-, aber auch vom Wissenschaftssystem. „Das System muss aushalten, dass es Querdenker gibt und diese fördern, anstatt als Störenfriede wahrzunehmen“, führt er aus. Besonders wichtig ist ihm die Akzeptanz und das Integrieren des Scheiterns: „Ohne das Scheitern, das ich mehrfach selbst erlebt habe, wäre ich nicht erfolgreich“, ist er sich sicher. Manche seiner Studierenden fallen aus allen Wolken, wenn sie zu ihm kommen und kein klar definiertes Problem vorfinden, keine Methode –, sondern nur eine offene Frage. Mit einer dieser Fragen begann die Entwicklung der ersten dehnbaren Batterie – Ergebnis eines vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekts.

Siegfried Bauer bei einem seiner Hobbys. Er ersetzt eine defekte Elektronenröhre in einem alten Dampfradio. Aufschrift auf dem T-Shirt, einem Geburtstagsgeschenk von Freunden: "Physicists make great parents."
Siegfried Bauer bei einem seiner Hobbys. Er ersetzt eine defekte Elektronenröhre in einem alten Dampfradio. Aufschrift auf dem T-Shirt, einem Geburtstagsgeschenk von Freunden: „Physicists make great parents.“ Quelle: Richard Moser und Thomas Stockinger, SoMaP

Verborgene Elektronik

Insgesamt hat Siegfried  Bauer seit 1998 zehn Förderungen vom FWF erhalten und 2011 einen der international hoch angesehenen ERC Advanced Grants. Zurzeit schreibt er Forschungsanträge zum Thema „Concealed Systems“. „Elektronik ist nur dann erfolgreich, wenn sie von den Menschen nicht wahrgenommen wird, wenn man ohne Ahnung von Technik komplizierteste Geräte bedienen kann“, sagt Bauer.

Seine Forschungsgruppe arbeitet in jüngster Zeit auch viel mit Papier. Eine mögliche Anwendung wäre ein Feuchtesensor für die Wand – übermalt und unsichtbar –, der über Bluetooth mit dem Mobiltelefon kommuniziert und meldet, wenn die Wand zu feucht ist. Dieses System könnte dann noch an einen Entfeuchter gekoppelt werden, der punktgenaue Informationen bekommt. Ein weiteres Anwendungsgebiet: ein Papiersensor mit wiederverwendbarer Elektronik, die an eine Windel geheftet wird und mitteilt, wenn sie voll ist. Das Papier wird mit der Windel entsorgt, die Elektronik wird wiederverwendet. In Pflegeheimen könnte man damit beträchtlich Müll reduzieren.

„Du sammelst Schrott!“

Eine seiner privaten Leidenschaften ist das Sammeln alter Dampfradios. „Jedes meiner zwanzig Radios hat eine Besonderheit, schaltungstechnisch oder im Design“, schwärmt Bauer. Da sich der Wissenschafter beim Sammeln auf exotische Marken, wie dem österreichischen Hornyphon konzentriert, bekommt er diese auf Flohmärkten „fast geschenkt“. Er schraubt die alten Kisten auf und verwendet hin und wieder ein Radio bei Vorlesungen. Einige Exemplare, die zuhause keinen Platz mehr gefunden haben, lagern im Büro, was seine Frau, ebenfalls Physikerin am Institut, mit den Worten: “Du sammelst Schrott!“ kommentiert. Wer weiß, was aus diesem „Schrott“ noch alles hervorgehen wird!


Siegfried Bauer ist Professor für Experimentalphysik an der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) und Leiter der Abteilung Physik weicher Materie (SoMaP) am Institut für Experimentalphysik. Nach der Promotion an der Universität Karlsruhe war er zunächst wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter am Heinrich-Hertz-Institut in Berlin. Nach Forschungsaufenthalten in Montreal und Washington wechselte er 1995 an die Universität Potsdam, um sich dort zu habilitieren. Seit 1997 ist er Professor an der JKU. Neben anderen hochrangigen wissenschaftlichen Auszeichnungen hat Bauer 2011 einen ERC Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats erhalten und ist seit Anfang des Jahres IEEE Fellow. Er ist Vater von zwei Kindern.


Mehr Informationen zu FWF-geförderten Projekten von Siegfried Bauer finden Sie hier.

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