Die Kandidaten des diesjährigen Zukunftspreises: Am 8. Dezember verleiht Bundespräsidetn Roman Herzog zum zweiten Mal den deutschen Zukunftspreis. Zur Wahl stehen vier Erfindungen, die ein riesiges Anwendungspotential haben.
Innovation, Kreativität, Modernisierung, Schaffung von Arbeitsplätzen – kein Politiker, kein Wirtschaftsboß, der nicht die übliche Phrasenpalette herunterbeten kann. Da macht auch Bundespräsident Roman Herzog zunächst keine Ausnahme, wenn er in vielen seiner Reden ein technik- und innovationsfreundliches Klima in Deutschland fordert. Der Unterschied: Herzog redet nicht nur, er handelt – mit einem Preis, der im vergangenen Jahr zum ersten Mal verliehen wurde.
Der mit einer halben Million Mark dotierte Deutsche Zukunftspreis soll andere Technik- und Wissenschaftspreise, die eher als Belobigung historischer Leistungen in einem eng begrenzten Forschungssegment gedacht sind, nicht ersetzen, sondern ihre Wirkung verstärken. Wie Herzog das meint, zeigt die Auswahl der in diesem und im vergangenen Jahr vorgeschlagenen Arbeiten: Sie alle haben die Hürde von der Idee, die aus der Grundlagenforschung geboren wurde, zur heute schon absehbaren Umsetzung in ein kommerzielles Produkt überwunden. Die vier Entwicklungen, die in diesem Jahr von verschiedenen Stiftungen und Verbänden vorgeschlagen wurden, haben ihre technische Machbarkeit schon vor Jahren bewiesen und sind teilweise schon in Produkte eingeflossen. Dennoch müssen sie ihr riesiges Marktpotential erst noch erschließen – und dabei soll der Zukunftspreis helfen.
Doch das ist nicht alles. Seine bildungspolitische Berliner Rede im April 1997, der Existenzgründerwettbewerb “Start up”, der unter präsidialer Schirmherrschaft steht, das Fest der Ideen im September 1997 – bei jeder sich bietenden Gelegenheit trommelt Roman Herzog für den Wissenschaftsstandort Deutschland: “Das Volk der Dichter und Denker muß sich fortsetzen im Volk der Techniker und Erfinder.”
Mit dem Zukunftspreis hat Herzog nun den großen Coup gelandet: Alles was in Deutschland in Wissenschaft, Bildung und Wirtschaft Rang und Namen hat, ist im Kuratorium des Zukunftspreises vertreten, das sich einmal im Jahr im Amtssitz des Bundespräsidenten trifft und dabei die Ausrichtung des Preises und die Jury bestimmt. Hubert Markl, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft, Hans-Peter Stihl, Präsident des Deutschen Industrie- und Handelstages, Norbert Haugg, Präsident des Deutschen Patentamtes, Daimler-Chef Jürgen Schrempp, Fraunhofer-Präsident Hans-Jürgen Warnecke – die Liste ließe sich beliebig mit illustren Namen fortsetzen. Wo andere Preise nur eine begrenzte Klientel ansprechen, spricht Roman Herzog alle an: Die geistige Elite des Landes, die vereint wie selten am runden Tisch sitzt und miteinander redet, und das Volk draußen an den Bildschirmen, wenn am 10. Dezember die Preisverleihung im ZDF übertragen wird.
Prof. Peter Grünberg vom For- schungszentrum Jülich, einer der Kandidaten für den diesjährigen Preis, trägt sich seit längerem mit dem Gedanken, eine kleine Firma zu gründen. “Wer Kinder hat und darüber hinaus Studenten ausbildet, macht sich Gedanken über Arbeitsplätze für die jüngere Generation.”
Basis des Geschäftserfolgs soll der Magnetoresistance-Effekt (MR) sein, den er 1988 zeitgleich mit Albert Fert von der Universität Paris entdeckte: Doppelschichten aus ferromagnetischen und nichtferromagnetischen Metallen ändern ihren elektrischen Widerstand, wenn sie einem schwachen Magnetfeld ausgesetzt werden. Albert Fert fand wenig später, daß sich dieser Effekt durch Stapelung weiterer Schichten verstärken läßt und nannte dieses Phänomen Giant Magnetoresistance (GMR).
Was zunächst nur Grundlagenforscher interessierte, ist heute Motor der Computerindustrie: Die Leseköpfe moderner Festplattenlaufwerke, wie sie in jedem PC eingebaut sind, besitzen einen haarfeinen Sensor, der nach dem MR-Prinzip arbeitet und die magnetisch gespeicherten Bits auf der Platte liest. Im vergangenen Jahr hat IBM die erste Festplatte nach dem GMR-Prinzip auf den Markt gebracht und damit eine neue Runde im Wettrennen um die immer dichtere Speicherung von Daten eingeläutet (bild der wissenschaft 2/1998, “Die ganze Symphonie auf einem Pfennig”).
Wie es sich für einen Grundlagenforscher gehört, wollte Peter Grünberg vor zehn Jahren seine Arbeit in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlichen – und wurde abgelehnt, während das Papier seines Pariser Kollegen, etwas später eingereicht, erscheinen durfte. Die Zeit vorher hatte der Physiker genutzt, um sich möglichst umfangreiche Patente zu sichern. Ein Glücksfall, denn IBM mußte, als der Computerhersteller 1989 die MR-Technik mit Tamtam präsentierte, eine saftige Lizenzgebühr nach Jülich überweisen.
MR-Sensoren sollen in Zukunft in allen erdenklichen Alltagsprodukten Einzug halten: als Beschleunigungssensoren in Autos und Waschmaschinen oder als Bewegungsmelder in Alarmanlagen. Heißestes Thema sind MRAM, Computerspeicher, die in ihren Speicherzellen Milliarden kleiner Magnetstrukturen enthalten und einmal die herkömmlichen Speicher-Chips ablösen sollen.
An welcher Stelle Grünberg in diesem Konzert mitspielen möchte, will er aus patentrechtlichen Gründen noch nicht verraten. Nur soviel: Es handelt sich um Magnetfeldsensoren zur Kontrolle von Bewegungsabläufen. Frühere Preise und Einnahmen aus Lizenzgebühren für das Forschungszentrum, an denen er prozentual beteiligt ist, sollen dies möglich machen.
Prof. Wilhelm Barthlott vom botanischen Institut der Friedrich-Wilhelms-Universität in Bonn – ebenfalls auf der Vorschlagsliste des Bundespräsidenten – hat ähnliche Erfahrungen wie Grünberg gemacht. Auch seine Arbeit über das Phänomen, daß die Blätter der Lotusblume nicht verschmutzen, wurde von mehreren Fachzeitschriften abgelehnt, vermutlich weil Barthlott damals im Widerspruch zur herrschenden Lehrmeinung stand. Die besagte, daß Oberflächen möglichst glatt sein müssen, damit Schmutz nicht auf ihnen haftet. Barthlott dagegen fand heraus, daß gerade die Blätter der Lotusblume einen Überzug aus Wachskristallen tragen, die unter dem Mikroskop wie die Borsten einer Zahnbürste aussehen.
Der Botaniker schloß daraus, daß die geringe Kontaktfläche zwischen Schmutzpartikeln wie Ruß und Staub und den Kristallspitzen die Partikel kaum haften läßt, so daß sie bei einem Regenguß sofort abgespült werden. “Das ist, als würde man sich die Hände mit Ruß einschmieren und könnte den Ruß ohne Seife, nur mit Wasser, wieder abwaschen”, vergleicht Barthlott.
Weil sich die Entdeckung so griffig beschreiben und optisch präsentieren läßt, rannten ihm die Medien fast die Türe ein, sogar die Bildzeitung brachte eine ganze Seite. Firmen zeigten zunächst kein Interesse, doch das hat sich mittlerweile geändert: Zur Zeit arbeiten mehrere Unternehmen unter strenger Geheimhaltung an Produkten. Die Firma Creavis in Marl experimentiert mit Folien, die als Schutzüberzug für Dachziegel, Gebäudefassaden, Gartenmöbel, Solarzellen oder Straßenschilder in Frage kommen.
Die patentrechtlichen Verfahren sind mittlerweile fast abgeschlossen. Das Forschungsprojekt wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt und vier Industriepartnern weitergeführt und ist inzwischen mit 2,6 Millionen Mark ausgestattet. “Für jemanden aus der Grundlagenforschung war das schon hart”, erinnert sich Barthlott an die Zeit, als er Patentanträge schreiben und sich um Geldgeber und Industriepartner kümmern mußte.
Dr. Christofer Hierold von der Zentralabteilung Technik beim Münchener Elektronikkonzern Siemens hält es für einen Vorteil, bei einer großen Firma zu arbeiten. “Man findet zu jedem Problem einen Kollegen, der Auskunft geben kann.” Er hat zusammen mit seinen beiden Kollegen Dr. Thomas Scheiter und Paul Werner von Basse im vergangenen Jahr den sogenannten Fingertip-Sensor entwickelt. Dazu brauchte das Team nur sieben Monate.
Auf einer Fläche von 1,6 Quadratzentimetern messen 65000 Sensorelemente über Kapazitätsunterschiede die Entfernung der Haut zum Sensor und erfassen so die Fingerlinien. Ein Computer errechnet daraus ein bis zwei Dutzend Merkmale und vergleicht sie mit einer Datenbank. Stimmen die Fingerabdrükke überein, kann die Person am Bankautomaten Geld abheben, ein Gebäude betreten oder ein Auto starten. Die Entwicklung ist so weit gediehen, daß nächstes Jahr die ersten Produkte auf den Markt kommen. Auf der CeBit zeigte Siemens bereits ein Handy, das nur dann funktioniert, wenn der Besitzer seinen Finger auf eine münzgroße Sensorfläche legt.
Der Sensor verschmutzt nicht, ist dank Schutzschicht praktisch unzerstörbar und extrem zuverlässig: Nur eine von einer Million Personen könne den Sensor täuschen, schätzt Hierold. Und von 100 Autorisierungsversuchen wird im Schnitt nur einer fälschlich abgewiesen.
Im Jahr 2003 wird der Markt für Fingersensoren etwa fünf Milliarden Dollar betragen. Mit neuen, bereits zum Patent angemeldeten Ideen – zum Beispiel einer Variante in der preisgünstigen Dünnschichttechnologie, die deutlich unter 30 Dollar kosten soll – hofft der Konzern, sich ein großes Stück des Kuchens sichern zu können.
Prof. Gert Siegle und Dr. Hamed Amor von der Bosch Multimedia-Systeme GmbH in Hildesheim arbeiten seit 1990 an der Erweiterung des neuen Standards für die digitale Übertragung von Rundfunk, der die analoge Übertragung ersetzen soll. Digital Multimedia Broadcasting (DMB) ist die multimediale Weiterentwicklung von Digital Audio Broadcasting (DAB), das als digitaler Rundfunk im kommenden Jahr in Deutschland eingeführt werden soll.
Wichtigster Pluspunkt von DMB: “Bild und Ton lassen sich sogar in Fahrzeuge übertragen, die weit über 450 Kilometer pro Stunde schnell sein können”, schwärmt Siegle. Was wie eine Spielerei aussieht, ist künftig für die Ausstrahlung von bewegten Bildern, den Transfer von Navigationsinformationen oder gar von Daten aus dem Internet in Autos, ICE oder Transrapid wichtig. Die heute gängigen Normen wie PAL funktionieren nämlich nur bei stationären Empfängern störungsfrei. Sitzt der Zuschauer im Bus oder im Zug, wackelt und rauscht das Bild.
Daß all dies nicht nur leere Versprechungen sind, beweisen zahlreiche Anwendungen: Auf der Strecke Frankfurt-Saarbrücken zeigt die Deutsche Bahn AG das Programm des Fernsehsenders n-tv – erweitert um aktuelle Fahrplaninformationen. Die Daten gelangen über Satellit zu Relaisfunktürmen entlang der Strecke und von dort in die Züge.
Wie seine drei Mitbewerber schätzt Gert Siegle den Zukunftspreis hoch: “Wir müssen zeigen, daß es doch noch Innovationen in Deutschland gibt.”
“Der Preis hat geholfen”
Christhard Deter von der Laser-Display-Technologie in Gera bekam den Zukunftspreis im letzten Jahr für seine Erfindung des Laser-TV, das vor allem auf einer großen Leinwand gestochen scharfe Bilder liefert.
bild der wissenschaft: Herr Deter, was macht die Entwicklung des Laser-TV?
Deter: Wir liegen im Zeitplan und die Gesellschafter – Daimler Benz AG und Schneider AG – sind nach wie vor bei der Stange.
bild der wissenschaft: Wann gibt es erste Anwendungen?
Deter: Noch in diesem Jahr wird ein erster Prototyp in einen Fahrsimulator bei Daimler Benz eingebaut. Die Leinwand im Simulator ist stark gekrümmt, dennoch ist die Bildqualität der Laserprojektion sehr gut. Nächstes Jahr soll es zehn weitere Prototypen geben.
bild der wissenschaft: Hat Ihnen der Zukunftspreis in irgendeiner Weise geholfen?
Deter: Nach der Preisverleihung haben viele Interessenten angerufen und wollten unser System für ihre Anwendungen nutzen oder für uns entwickeln.
bild der wissenschaft: Was zeichnet den Zukunftspreis aus?
Deter: Wir haben auch schon andere Preise gewonnen, zum Beispiel bekam die Schneider AG den Innovationspreis der deutschen Industrie. Der Anspruch von Kuratorium und Jury und das Ansehen in der Öffentlichkeit sind aber beim Zukunftspreis ungleich höher.
Bernd Müller / Roman Herzog / Peter Grünberg / Wilhelm Barthlott / Christofer Hierold / Gert Siegle
