Mit Graphen von Jugend forscht nach Harvard

Vor rund zehn Jahren gelang zum ersten Mal die Herstellung des hauchdünnen Materials Graphen. In Forschung und Medien wird es seitdem als neues Wundermaterial gefeiert. Aufgrund seiner erstaunlichen Eigenschaften soll Graphen in Zukunft Computer schneller, Batterien langlebiger sowie Solarzellen transparent und trotzdem leitfähiger machen.

Als die Graphenforschung noch in den Kinderschuhen steckt, wird der damals 15-jährige Luca Banszerus auf das Material aufmerksam und macht es zum Thema seines Jugend forscht Projekts. Heute forscht er dazu an den Universitäten Aachen und Harvard gemeinsam mit führenden Wissenschaftlern auf diesem Gebiet.

Beginn einer Forscherkarriere

Luca Banszerus sagt, er sei eigentlich schon immer naturwissenschaftlich interessiert gewesen. Ein großes Glück, dass es an seiner Schule, dem Städtischen St. Michael Gymnasium in Bad Münstereifel, eine Miniforscher AG um den engagierten Lehrer Walter Stein gibt. „Seine Augen haben immer geleuchtet, wenn man ihm von einer neuen Forschungsidee berichtete“, erinnert sich der Jungforscher. 

In der Miniforscher AG tüftelt und forscht Luca Banszerus zusammen mit seinem Freund Michael Schmitz. Auf der Suche nach einem Thema für ihr Jugend forscht Projekt stoßen sie auf das damals noch wenig bekannte Graphen. Sie sind fasziniert von den Möglichkeiten des Materials und dessen einfacher Herstellungsmethode. Zu dem Zeitpunkt ahnen sie aber natürlich noch nicht, dass sie diese Begeisterung auch zehn Jahre später nicht loslassen wird und dass sie bis heute erfolgreich als Freunde und Kollegen forschen. Rückblickend sagt Luca Banszerus: „Unser Erfolg bei Jugend forscht und in der Forschung an der Uni ist der Tatsache geschuldet, dass Michael und ich von jeher sehr gut zusammen arbeiten und uns ergänzen.“

Erfolgreich bei Jugend forscht

Die Herstellung von Graphen gelang den Wissenschaftlern Andre Geim und Konstantin Novoselov erstmalig im Jahr 2004. Sie nahmen ein glattes Stück Graphit, klebten ein Klebeband darauf und zogen es wieder ab. Mit der Zeit wurden die Kohlenstoffschichten, die auf dem Klebeband hafteten, immer dünner – bis das nur noch eine Atomlage dicke Graphen übrig blieb. 2010 erhielten die Wissenschaftler für ihre Forschung den Physik-Nobelpreis.

Luca Banszerus, Michael Schmitz und ihr Mitschüler Tobias Kaufmann setzen sich bereits 2007 zum Ziel, den Versuch der späteren Nobelpreisträger mit schulischen Mitteln nachzuvollziehen. Und tatsächlich gelingt ihnen die Herstellung von Graphen. Im darauf folgenden Jahr nehmen sie am Wettbewerb Jugend forscht teil. Für Luca Banszerus ist es bereits die zweite Teilnahme, nachdem er im Vorjahr mit einem Technikprojekt auf Regionalebene gestartet ist. Dieses Mal erreicht das Team die Landesebene und erhält dort eins der begehrten Tickets zum Bundeswettbewerb. Überzeugt von ihrem Projekt aber ohne jegliche Erwartungen reisen sie zum Bundesfinale nach Bremerhaven – und werden mit einem Bundessieg, dem Preis der Bundeskanzlerin für die originellste Arbeit, belohnt. 

Doch damit nicht genug. Das Thema Graphen lässt die Jungforscher auch anschließend nicht los. Wieder gemeinsam und mit vielen neuen Fragen im Kopf forschen sie weiter an dem Thema. Im Rahmen ihres Projekts „Graphene Sensoring“ stellen die beiden Jungforscher hochempfindliche Sensoren aus Graphen her, die selbst kleinste Mengen von Spurengasen aufspüren können. Nach zwei Jahren Forschungsarbeit präsentieren sie das Projekt 2010 bei Jugend forscht. Erneut überzeugen sie die Juroren auf allen drei Wettbewerbsebenen und ein zweites Mal werden sie mit der höchsten Auszeichnung für junge Nachwuchswissenschaftler in Deutschland geehrt: dem Bundessieg bei Jugend forscht. Dieses Mal erhalten sie den Preis der Bundesbildungsministerin Prof. Dr. Johanna Wanka für die beste interdisziplinäre Arbeit. „Es ist wirklich unglaublich, dass wir diesen besonderen Moment gleich zweimal erleben durften“, erinnert sich Luca Banszerus.  

Jugend forscht öffnet Türen

„Jugend forscht hat mir immer wieder Türen geöffnet und ist der Grund, warum ich heute da stehe, wo ich stehe“, sagt Luca Banszerus über die Zeit nach der Wettbewerbsteilnahme. Ein Ereignis ist dabei besonders prägend für seinen weiteren Lebensweg. Nur vier Monate nach ihrem zweiten Bundessieg starten Luca Banszerus und Michael Schmitz beim EUCYS in Lissabon, dem European Union Contest for Young Scientists. Die Teilnahme erhalten sie als zusätzlichen Preis beim Bundesfinale 2010. Auch bei diesem Wettbewerb überzeugt ihre Forschungsarbeit und sie gewinnen einen zweiten Preis.

Doch weniger dieser Erfolg als vielmehr die Tatsache, dass sie im Vorfeld des EU-Wettbewerbs Professor Christoph Stampfer kennenlernen, wird zu einem Schlüsselmoment im Leben von Luca Banszerus und Michael Schmitz. Der Professor ist Lehrstuhlinhaber für Experimentalphysik und II. Physikalisches Institut an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen und forscht dort zum Thema Graphen. Er wird den Jungforschern von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) als Pate zur gezielten Vorbereitung auf den EUCYS vermittelt. Aufgrund dieser Begegnung mit dem Hochschullehrer entscheiden sich beide nach dem Abitur für ein Physikstudium an der RWTH Aachen. Bald schaffen sie auch den Sprung in die Forschungsgruppe von Professor Stampfer. Hier forscht das Dreamteam nun weiter an dem Material Graphen und das erneut mit großem Erfolg: 2015, noch während ihres Masterstudiums, entwickeln sie eine neue Methode zur Herstellung von synthetischem Graphen mit ultra-hoher Qualität, die auch international Anerkennung findet. Darüber hinaus wird die Arbeit von der Jülich Aachen Research Alliance (JARA) mit dem wissenschaftlichen Nachwuchspreis „JARA Excellent Junior Award“ ausgezeichnet.

Graphenforschung in Harvard

Seit 2016 ist Luca Banszerus Doktorand – und das zu gleichen Teilen an der RWTH Aachen und der Harvard University. 2017 verbringt er über ein halbes Jahr in den USA und lernt die dortige Forschung und internationale Experten kennen. An der Harvard University bekommt der Jungforscher viele spannende Eindrücke, die ihm eine neue Perspektive auf sein Forschungsfeld eröffnen. Darüber hinaus hat er die Möglichkeit, Vorträge von den besten Wissenschaftlern in seinem Fachgebiet zu hören. Auch die Nobelpreisträger Andre Geim und Konstantin Novoselov trifft er bei Konferenzen. „Forschen macht mir nach wie vor wahnsinnig viel Spaß“, sagt Luca Banszerus, der auch in Zukunft an der Universität arbeiten möchte und der es sich zum Ziel gesetzt hat, sich zu habilitieren. Ob in Deutschland oder in den USA – da hat er sich derzeit noch nicht festgelegt. Michael Schmitz und er forschen immer noch gemeinsam. In jüngster Zeit sind sie allerdings gezwungen, ein wenig mehr Abstand zu halten: „Seit wir mit unseren Doktorarbeiten begonnen haben, können wir nicht mehr so eng zusammenarbeiten“, bedauert Luca Banszerus. „Jetzt ist es wichtig, dass sich unsere Arbeiten klar voneinander abgrenzen.“ Ihrer Freundschaft wird das aber sicherlich keinen Abbruch tun.