Die meisten Labors an der Empa forschen an neuen Materialien. Mein Labor hingegen entwickelt neue Messmethoden, um chemische Prozesse während der Anwendung solcher Materialien zu beobachten.» Davide Bleiner hat ehrgeizige Pläne, auch für seine Abteilung, die er von «Analytische Chemie» in «Advanced Analytical Technologies» umbenannt hat. Während Laserstrahlen noch vor 50 Jahren als Spielerei für Atomphysiker galten, sind sie heute aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Bleiners Abteilung arbeitet mit Analytik, die es ermöglicht, selbst kleinste Teile und Konzentrationen – beispielsweise im Nanobereich auf Spurenniveau– zu quantifizieren. Während «normale» Röntgenquellen, etwa im medizinischen Bereich, wie eine Lampe fungieren und «Weisslicht-Strahlen» in alle Richtungen aussenden, können «farbige» Laser die Strahlen gebündelt und energieselektiv auf einen Punkt fokussieren und somit kleinste Dinge ausleuchten. Neueste Entwicklungen in der Laserspektroskopie machen die Beobachtung von ultraschnelle Prozessen in Echtzeit möglich («Femtochemie»). Forschende aus Bleiners Abteilung etablieren an der Empa diese «Advanced Technologies» im Hinblick auf konkrete materialwissenschaftliche Fragestellungen. Beispielsweise zur Analyse der Verbrennungsvorgänge in Motoren oder der katalytischen Umwandlung von Wasserstoff mit CO₂ in Kohlenwasserstoffe.

Die Pläne des gebürtigen Italieners gehen allerdings weit über die «blosse» Routineanalytik hinaus: Sein Ziel ist die Laboranwendung eines so genannten Röntgenlasers («Free Electron Laser», FEL). Diese Art von Laser gibt es zwar seit wenigen Jahren bereits, allerdings nur in Form von riesigen Elektronenbeschleunigern – wie etwa dem derzeit im Bau befindlichen SwissFEL am Paul Scherrer Institut (PSI) – und somit nicht sehr zahlreich auf dem Globus. «Nicht jeder kann sich, sobald er eine tolle Idee hat, ein 300 Millionen teures Synchrotron in sein Labor stellen», meint Bleiner. Die Benutzung eines dieser Synchrotrone setzt viel Vorarbeit und teure Reisen voraus. Ganz zu schweigen vom Zeitverlust: Für ein Projekt muss Bleiners Team in der Regel ein halbes bis anderthalb Jahre warten, ehe es Messungen durchführen kann – unter anderem in Kalifornien, Japan, Italien. «Für alle wäre es ein enormer Vorteil, die eigenen Experimente im eigenen Labor durchführen zu können.» Daher arbeiten Bleiner und sein Team an einer TableTop-Version eines Plasma-Lasers. Bereits als SNF-Förderungsprofessor am Institut für angewandte Physik der Universität Bern befasste er sich mit dem Thema und arbeitete an und mit einem Table-Top-Röntgenlaser namens «Beagle». «Wir wollen nicht nur neue Laborwerkzeuge entwickeln, sondern auch die dazugehörige 24/7-Anwendbarkeit optimieren», fasst Bleiner die Arbeit seiner Abteilung zusammen.

Dass Bleiner sich nun mit Lasern beschäftigt, verdankt er einem Wink des Schicksals. Der Empa-Forscher hat nämlich einen Studienabschluss in Geologie in der Tasche. Ursprünglich wollte er auch in Geochemie an der ETH Zürich promovieren, doch bevor er beginnen konnte, erhielt sein zugeteilter Oberassistent eine Assistenzprofessur in der Analytischen Chemie. «Er sagte zu mir, wenn ich mit in die Chemie ginge, müsste ich auf Wanderungen und Feldarbeit verzichten, das kam mir sehr gelegen.» Bleiner willigte ein. Bereits in seiner Doktorarbeit ging es um Mikro-Analyse von Erzeinschlüssen mittels Laserablation und die Herleitung einer mathematischen Beschreibung der Mess­signale. Sein geochemisches Know-how kam ihm dabei sehr zugute.

 

Nach seinem Doktorat an der ETH, einer Stelle als Projektleiter an der Empa und zwei Jahren als Postdoc an der Uni Antwerpen, wo er sich mit den Grundlagen des Laserplasmas und mit Computersimulationen beschäftigte, brachte ihn sein Weg zurück in die Schweiz an die ETH Zürich – allerdings nicht in die Chemie, sondern zum Maschinenbau. «Das war ein bisschen ungewöhnlich», sagt Bleiner dazu, «aber Laser-Know-how ist in fast jedem Gebiet gefragt.» Er entwickelte gemeinsam mit Ingenieuren eine lasergetriebene Quelle extrem ultravioletter Strahlung zur Anwendung in der Next-Generation-Lithografie. «Die Ingenieure waren dankbar für mein Wissen in Bezug auf Laser, und für mich war es bereichernd, weil ich in einer Umgebung tätig war, nämlich der Strömungsmechanik, in der ich noch viel zu lernen hatte.» Das sei der Vorteil, wenn man öfters mal sein Arbeitsgebiet wechselt, so Bleiner: «Ich fühlte mich oft im Leben wie Forrest Gump und fand mich in Situationen wieder, in denen ich nicht verstand, was mich an diesen Ort geführt hatte, aber am Ende kam immer etwas Gutes heraus.» An der ETH Zürich waren dies etwa Themen wie Strömungsmechanik, Turbinen und so weiter – Wissen, das er nun im Rahmen eines laufenden Projekts an der Empa gut nutzen kann. Gemeinsam mit SR Technics und dem Bundesamt für Zivilluftfahrt (BAZL) entwickelten seine Mitarbeiter ein Verfahren, die die Feinstaubemissionen von Passagierflugzeugturbinen direkt messen kann. Dabei werden auch kleinste Partikel mit weniger als einem Hunderttausendstelmillimeter – also unter zehn Nanometer – Durchmesser erfasst. (Lesen sie mehr über dieses Projekt auf S. 4).

Überhaupt: Mit Flughäfen kennt sich Bleiner aus. Seine Reiselust, verbunden mit seiner Liebe zu Physikbüchern, hat ihm am Flughafen Zürich einst einen unliebsamen Moment beschert. Dort hatten ihn die Beamten für einen Bücherschmuggler gehalten, als er mit drei Koffern voller Bücher am Zoll vorbeirollen wollte. Er kam nicht um eine Busse herum – denn wie hätte er beweisen sollen, dass er all diese Quantenmechanikbücher für den Eigengebrauch und nicht zur Betreibung eines illegalen Handels über die Grenze bringen wollte? Abgesehen von Sachbüchern gibt es nur eines, das er mit grösserer Leidenschaft verfolgt: Calcio, also Fussball. Nicht mehr selbst auf dem Platz, aber als Fan des AS Roma – einem der Fussballclubs seiner Heimatstadt.

 

Die Schweiz ist mittlerweile zur neuen Heimat geworden. Er fühle sich hier äusserst wohl, und einigen falle nicht auf, dass er eigentlich kein Schweizer sei. «Die meisten halten mich für einen Tessiner.» Und auch dazu hat Bleiner schmunzelnd eine Geschichte parat. Damals, als Doktorand an der Empa, sei ihm geraten worden, «ein paar Jahre im Ausland zu forschen», denn das mache sich ausgesprochen gut im Lebenslauf. Daraufhin habe er nur verwirrt erwidert: «Aber ich bin doch schon im Ausland!» Er nahm sich den Rat allerdings dennoch zu Herzen und arbeitete unter anderem in Belgien, den USA und Italien, ehe es ihn zurück in die Schweiz zog.

Seine gesammelte Erfahrung auf seinen Reisen durch fremde Länder und Forschungsgebiete möchte Bleiner allerdings nicht nur fachlich in die Abteilung einbringen. Vor allem Teamgeist sei ihm wichtig, nun, da er fünf Forschungsgruppen leitet. Es gäbe im Forschungsumfeld überall viele Lionel Messi. «Aber ein Messi macht noch keine Mannschaft – dazu fehlen zehn weitere gute Leute, die zusammenarbeiten.» Es sei daher absolut unabdingbar, auf die einzelnen Mitglieder des Teams einzugehen und einen «Lab Spirit» zu kreieren, ansonsten verliere man die Freude an der Arbeit und werde unzufrieden. Das ist die Essenz seiner Umstrukturierung. Für ihn sind Austauschprogramme daher von Vorteil.

 

Er selbst ist das konkrete Beispiel dafür. Als er nach seinem PhD an der ETH vor mehr als zehn Jahren an die Empa kam, hatte er die Forschungsumgebung an der Empa nicht richtig geschätzt, doch bei seinen Arbeitsorten im Ausland ist ihm eines speziell aufgefallen: In der Schweiz und vor allem an der Empa haben es Forschende ausgesprochen bequem, doch meist sei ihnen das – ebenso wie ihm damals – gar nicht bewusst. Er erinnert sich noch daran, wie er am renommierten «Lawrence Berkeley Lab» bemerkte, dass sich fünf Forschende ein Büro teilen, das halb so gross war wie sein jetziges Büro an der Empa: Und das ohne Fenster und nur mit einem altersschwachen Ventilator in der Sommerhitze Kaliforniens. Zustände, wie sie in der Schweiz undenkbar wären.

Als Abteilungsleiter ist Bleiner nun allerdings nicht mehr oft an den Analysegeräten und im Labor – für ihn aber kein Problem. «Irgendwann muss jeder Fussballspieler vom Feld auf die Trainerbank wechseln», sagt er dazu und widmet sich nun umso intensiver der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Demnächst wird er es seinem grossen Vorbild Erwin Schrödinger nachmachen und eine Professur an der Universität Zürich antreten. An der Empa betreut er seine Doktoranden bei ihren Projekten und sieht auch darin immer neue Herausforderungen – vor allem bei komplizierten Fällen. «Wenn man zu mir sagt, das ist zu schwierig, dann sind das für mich genau die Projekte, die am meisten begeistern.»

 

Natürlich predigt er seinen Doktoranden nicht, sie sollen drei Jahre lang nur Misserfolge produzieren – allerdings sei die Chance grösser, bei Misserfolgen auf spannende neue Erkenntnisse zu stossen. «Wenn man ein Experiment durchführt, und das Ergebnis ist genauso, wie man es erwartet, dann ist das keine Forschung, sondern ein Praktikum. Wenn aber die Resultate unerwartet sind – dann wird es spannend.» So war auch sein Werdegang geprägt von unerwarteten Wendungen, aber das sei auch gut so, betont Bleiner. «Das Leben ist ein Kinofilm, kein Buch. Bei einem Buch können wir an den Schluss blättern und einen Blick riskieren. Bei einem Film geht das nicht. Aber irgendwie läuft es immer.»