Das Labor für Energiematerialien setzt fortschrittliche optische Charakterisierungstechniken und Materialchemie ein, um die Art und Weise zu verändern, wie wir als Gesellschaft Energie erzeugen und verbrauchen. Wir arbeiten daran, die Konstruktionsregeln für die nächste Generation preiswerter, effizienter und flexibler Solarzellen und ultraheller Displays aufzudecken und völlig neue Anwendungen in der Quanteninformationstechnologie zu erschließen.
Forschungsthemen
1
Kostengünstige, flexible und hoch energieeffiziente Solarzellen
2
Effiziente, flexible, ultrahelle Displays und Holografie
3
Neue Quantum-Informationstechnologien für ultra-effizientes Rechnen
Unsere Schlüsselprojekte
Bleifreie Perowskite
Entwicklung von bleifreien Halogenidperowskiten als nachhaltige, hoch energieeffiziente neue Halbleiter. Diese Materialien können in Lösung gedruckt werden, sind kostengünstig in der Herstellung und weisen im Vergleich zu ihren Blei-Gegenstücken verbesserte Elektronenspin-Lebensdauern auf.
EPFL-Institut für Chemie und Ingenieurwissenschaften
Ultrasensitive Polarisationsmikroskopie
Entwicklung eines ultrasensitiven Polarisationsmikroskops mit unübertroffener räumlicher, zeitlicher und energetischer Auflösung bei Rekordpolarisationsempfindlichkeit in Zusammenarbeit mit dem führenden Mikroskopie- und Optikhersteller Zeiss.
Carl Zeiss AG
Chirale Licht-Materie-Kontrolle
Verständnis und Kontrolle chiraler Licht-Materie-Wechselwirkungen in molekularen Halbleitern für polarisationsaufgelöste organische Optoelektronik.
EPFL-Institut für Chemie und Ingenieurwissenschaften
Highlights
1
Ein Postdoktorand von Swiss Excellence hat sich der Gruppe angeschlossen und wird untersuchen, wie Chiralität den Spin bei der Singulett-Spaltung beeinflusst.
Ein SNSF-Postdoktorand hat sich der Gruppe angeschlossen und wird sich mit chiralen plasmonischen Materialien beschäftigen.
Ein perspektivischer Artikel über den Einfluss von Chiralität auf Singulett-Spaltung und Triplett-Fusion wurde in ACS Energy Letters, einer der führenden Energiezeitschriften, veröffentlicht.
Unsere Labore waren Gastgeber für drei Gymnasiasten, die während der Schweizer Studienwoche in Materialwissenschaft und Chemie lernten, wie man Nanokristalle herstellt, und Einblicke in den Laboralltag erhielten. Die Studienwoche wurde in Zusammenarbeit mit Schweizer Jugend Forscht organisiert.
2
Sascha hat den Wiley Young Innovator Award gewonnen und wurde zum C&EN Talented 12 ernannt, zwei der weltweit am stärksten umkämpften Forschungspreise für Nachwuchskräfte.
3
Sascha wurde vom Europäischen Forschungsrat mit einem ERC Starting Grant ausgezeichnet – der prestigeträchtigsten Auszeichnung in Europa. Er erhielt auch ein internationales MAPS-Stipendium, ein SNSF-Projektförderungsstipendium und ein schweizerisch-koreanisches Quantum-Stipendium.
4
Es wurden zwei Patente angemeldet, die a) eine neue Formulierung für ultrahelle QLED-Displays und b) ein ultrasensitives Polarisationserkennungsverfahren betreffen.
Team & talents
Größe des Laborteams
10 Personen, die im nächsten Jahr auf etwa 15 Personen anwachsen sollen
Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds
Alle sind gleichermaßen wichtig
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Wir ermöglichen Anwendungen zur Energieerzeugung und zum Energieverbrauch mit beispiellosem Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung. Alle halbleiterbasierten Geräte in der modernen Gesellschaft würden dann mit kostengünstiger herzustellenden Materialien und dennoch mit höherem Effizienzgrad betrieben werden.
2
Das Wallis ist besonders stark von den Folgen des Klimawandels betroffen. Die Aussicht auf nachhaltige erneuerbare Energiequellen auf der Basis von kostengünstiger und effizienter Photovoltaik ist von zentralem Interesse für die zukünftige Entwicklung dieses Kantons.
3
Die Industriepartner im Allgemeinen profitieren von unserem geistigen Eigentum, das wir in Bezug auf energieeffizientere Solarzellen und ultrahelle Display-Materialien schaffen.
Perspektiven und Herausforderungen
Priorität 1
Entwicklung bleifreier Halogenid-Perowskit-Halbleiter mit verbesserter Effizienz und Stabilität.
Priorität 2
Kommerzielle Nutzung eines ultrasensiblen Polarisationsmikroskops.
Priorität 3
Ermöglichung der Ausstattung achiraler molekularer Materialien mit chiralen Eigenschaften.
Wichtigste Herausforderungen
Stabilitätsprobleme bei bleifreien Halogenid-Perowskit-Materialien (hohe Fallendichte) – Polarisationsartefakte in optischen Komponenten – fehlendes mechanistisches Verständnis der Chiralitätsinduktionsmechanismen.
Zukünftige Partnerschaften
Unternehmen der Quanteninformationstechnologie sind an neuartigen Materialplattformen für Qubits interessiert
Solarzellenhersteller, die an neuartigen Materialplattformen interessiert sind, die kostengünstiger, flexibler und effizienter sind als Silizium
Mikroskopiehersteller, die an einem möglichst hohen Polarisationskontrast interessiert sind
Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)
Prof. Wendy Queen
Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)
LFIM leistet Pionierarbeit bei der Entwicklung fortschrittlicher poröser Materialien für die Gas- und Flüssigkeitsabscheidung, insbesondere in den Bereichen CO₂-Abscheidung, Wasseraufbereitung und Rückgewinnung wertvoller Metalle aus Abfällen, um den weltweiten Energieverbrauch zu senken und den Umweltschutz zu fördern.
Forschungsthemen
1
Kohlenstoffabscheidung: Wir werden bessere Methoden entwickeln, um CO2 direkt aus der Atmosphäre und aus großen Punktquellen zu entfernen, um den Prozess billiger und effektiver zu machen und so zur Erreichung der Kohlenstoffneutralität beizutragen.
2
Wir entwickeln kosteneffiziente und nachhaltige Verfahren zur Gewinnung wertvoller und kritischer Metalle wie Platin, Palladium und Gold aus Abfällen, um sie wiederzuverwenden. Damit wollen wir dazu beitragen, die für die Energiewende notwendigen Materiallieferketten zu sichern und gleichzeitig den Umweltschutz zu fördern.
3
LFIM entwickelt selektive poröse Materialien, die in der Lage sind, gezielt Verunreinigungen aus Wasserquellen zu entfernen, mit dem Ziel, den Zugang zu sauberem Wasser für alle zu sichern und die Umweltsanierung zu unterstützen.
Unsere Schlüsselprojekte
NCCR-Trennungen
In diesem Jahr haben wir Mittel erhalten, um den NFS Separations zu lancieren, einen nationalen Forschungsschwerpunkt der Schweiz, der sich der Entwicklung der nächsten Generation von Trenntechnologien widmet. Durch die Nutzung fortschrittlicher Materialien und/oder neuartiger Verfahren wollen wir einige der dringendsten Herausforderungen der Welt angehen - von der CO₂-Abscheidung direkt aus der Luft über die Abtrennung von Ammoniak bis hin zur Rückgewinnung wichtiger Metalle aus Abfallströmen.
Wir entwickeln poröse Materialien, die CO2 direkt aus der Luft abscheiden können. Das Projekt umfasst den Entwurf und die Umsetzung einer CO2-Abscheidungseinheit, die in einer lokalen Verbrennungsanlage in Verbindung mit der Kohlenstoffabscheidung im Tonnenmaßstab in der Anlage selbst installiert wird.
Poröse Adsorbentien für die Wasser- und Metallrückgewinnung
Die Gruppe erhielt in diesem Jahr einen SNF-Beitrag zur Entwicklung von Bausteinen auf der Basis von Piperazin und Dihydrophenazin für die Entwicklung hocheffizienter, kostengünstiger poröser Adsorbentien für die Wasseraufbereitung und die Rückgewinnung schwerer Elemente aus komplexen Abfallströmen.
In Zusammenarbeit mit unserem Industriepartner haben wir ein Projekt zur Abscheidung fluorierter Moleküle aus Gasgemischen gestartet. Diese persistenten Gase haben ein sehr hohes Erderwärmungspotenzial, und wir wollen ihre Emissionen mit effizienten, kostengünstigen porösen Adsorbentien verringern.
Skalierende Adsorbentien für Goldrückgewinnung und sauberes Wasser
Unterstützt durch ein BRIDGE Proof of Concept Fellowship möchte unser Teammitglied Dr. Nazanin Taheri effiziente Adsorbentien weiterentwickeln und skalieren, um Gold zurückzugewinnen und Schwermetalle aus industriellem Abwasser und Elektroschrott zu entfernen. Damit leistet sie einen Beitrag zu sauberem Wasser und zur zirkulären Rückgewinnung von Ressourcen.
Unsere Postdoc-Forscherin Dr. Nazanin Taheri wurde als BRIDGE Proof of Concept Fellow ausgewählt und erhielt CHF 130.000, um ihre innovative Arbeit voranzutreiben. Ihr Projekt wurde später beim Energy & Environment Innovation Day, der von STARTUP CAMPUS Schweiz organisiert wurde, unter die Top 5 von 50 Start-ups gewählt. Im Jahr 2026 erhielt sie außerdem den zweiten Platz beim Sustainability Week Zurich Startup Award für ihre Arbeit zur Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott und Industrieströmen in Kombination mit der Entfernung von Schwermetallen zur Unterstützung von sauberem Wasser und zirkulärer Ressourcenrückgewinnung.
2
Unser ehemaliger Doktorand Dr. Till Schertenleib erhielt die EDCH Doctoral Program Thesis Distinction, womit seine Doktorarbeit zu den besten 8% der 2025 eingereichten Arbeiten gehörte. Außerdem wurde er als einer der 2025 MatChem PhD Student Award Gewinner ausgewählt, um den herausragenden Beitrag seiner Doktorarbeit zu würdigen und seine wissenschaftliche Exzellenz hervorzuheben. Dr. Timo Felder wurde auf dem EuroMOF 2025 mit dem Outstanding Poster Award ausgezeichnet, was den starken Einfluss seiner Forschung auf die Gemeinschaft der porösen Materialien unterstreicht. Darüber hinaus wurde eine seiner jüngsten Veröffentlichungen für die 2025 Most Popular Porous Materials Articles Collection ausgewählt, was die Relevanz und Sichtbarkeit seiner Forschung unterstreicht. Unser Doktorand Sanjay Venkatachalam erhielt den Outstanding Poster Award auf der Gordon Research Conference in den USA, womit die Qualität und der Einfluss seiner Forschungspräsentation gewürdigt wurde.
3
Der NCCR „Separations“ bringt 20 Forschungsgruppen zusammen, um den Technologietransfer zu beschleunigen, die Schweizer Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen und die Innovation zu stärken. Er zielt darauf ab, die Schweiz als führend in der nachhaltigen Trennungsforschung zu positionieren, indem er die nationale Expertise stärkt und dauerhafte interdisziplinäre Kooperationen aufbaut.
4
Dr. Nazanin Taheri erhielt ein BRIDGE Proof of Concept Fellowship zur Unterstützung ihrer innovativen Adsorbentien-Technologie und ebnete damit den Weg für ein mögliches Spin-off der EPFL in naher Zukunft. Darüber hinaus wurde ein Patent auf der Grundlage ihrer innovativen Adsorptionsmittel und deren Anwendung bei der Ressourcenrückgewinnung angemeldet.
Team & talents
Größe des Laborteams
15
Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds
Dr. Nazanin Taheri ist seit September 2022 als organische Chemikerin am LFIM tätig und wendet ihr Fachwissen auf die Entwicklung effizienter Adsorbentien zur Lösung von Umweltproblemen an. In den vergangenen drei Jahren hat sie unter der Leitung von Prof. Wendy Lee Queen und in enger Zusammenarbeit mit Doktoranden effiziente Adsorbentien für die Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott und Industrieströmen sowie für die Entfernung von Schwermetallen aus Abwässern entwickelt. Ihre Arbeit hat zu herausragenden wissenschaftlichen Ergebnissen geführt, darunter eine Veröffentlichung im Journal of the American Chemical Society, und sie hat eine BRIDGE Proof of Concept-Finanzierung in Höhe von CHF 130.000 erhalten, um das Scale-up und die Umsetzung ihrer Technologie in reale Anwendungen zu unterstützen.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Unsere Teammitglieder entwickeln die Fähigkeit, grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse in praktische Lösungen für dringende Umweltprobleme umzusetzen. Anstatt isolierte Forschung zu betreiben, konzentrieren sie sich auf Technologien, die wissenschaftliche Strenge mit greifbaren Auswirkungen auf Umwelt und Wirtschaft verbinden. Eine wichtige Fähigkeit besteht darin, die Kluft zwischen der Grundlagenforschung und den Bedürfnissen der Industrie zu überbrücken, von der Materialentwicklung und -charakterisierung bis hin zu anwendungsorientierten Tests, Scale-up-Denken, Technologietransfer und Zusammenarbeit mit Industriepartnern. Dies bereitet die Forscher darauf vor, einen Beitrag zu einem nachhaltigeren Planeten zu leisten und gleichzeitig Innovationen mit praktischer Relevanz voranzutreiben. Während wir aktiv skalierbare Lösungen für die Industrie erforschen, konzentrieren wir uns auch stark auf die Grundlagenforschung. So hat zum Beispiel unser ehemaliger Doktorand Dr. Till Schertenleib hervorragende Grundlagenarbeit geleistet, die mit dem EDCH Doctoral Program Thesis Distinction und dem 2025 MatChem PhD Student Award ausgezeichnet wurde.
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Wir entwickeln fortschrittliche poröse Materialien, um den Klimawandel durch effiziente CO₂-Abscheidung zu bekämpfen, Wasser durch die Entfernung toxischer Metalle zu reinigen und wertvolle Metalle aus Elektroschrott zurückzugewinnen – und ermöglichen so eine Kreislaufwirtschaft, während wir künftige Führungskräfte ausbilden und die Gesellschaft durch Forschungstranslation einbinden.
2
Das LFIM trägt dazu bei, die Sichtbarkeit des Wallis als Wissenschaftszentrum von Weltrang zu erhöhen, das Wirtschaftswachstum durch die Gründung von Start-ups und die Einwerbung von Investitionen zu fördern, künftige Wissenschaftler weltweit auszubilden, die Öffentlichkeit über GoldRush-Ausstellungen und lokale Medien (Canal 9, Nouveliste, RTS, Migros-Displays) einzubeziehen und regionale Partnerschaften für die Energiewende durch Präsentationen vor Entscheidungsträgern und die Zusammenarbeit mit der lokalen Industrie sowie durch die Zusammenarbeit mit lokalen Schulen zu stärken
3
Unsere Forschung geht das Problem der industriellen Energiegewinnung direkt an: Trennverfahren verbrauchen 10-15 % der weltweiten Energie. Durch die Gründung von Start-ups, die Entwicklung von Patenten zum Schutz neuartiger Materialien und Methoden, den Technologietransfer und die direkte Zusammenarbeit mit der Industrie tragen wir dazu bei, innovative Trenntechnologien auf den Markt zu bringen.
Perspektiven und Herausforderungen
Priorität 1
Bereitstellung neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse, die zur Bewältigung bestehender globaler Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel und der Wasserknappheit beitragen können.
Priorität 2
Skalierung unserer bahnbrechenden Materialien vom Labor in die Industrie: CO₂-Abscheidung, Recycling von Elektroschrott und Wasseraufbereitung werden von Forschungsinnovationen in einsatzfähige Technologien umgewandelt.
Priorität 3
Ausbildung der nächsten Generation von Führungskräften im Bereich der Nachhaltigkeit bei gleichzeitiger Ausweitung des öffentlichen Engagements, um zum Handeln in den Bereichen Klima und Kreislaufwirtschaft anzuregen.
Wichtigste Herausforderungen
Überbrückung der Kluft zwischen dem Erfolg im Labor und dem Einsatz im industriellen Maßstab. Unsere energieeffizienten Technologien sollen mit bestehenden Methoden kostenmäßig konkurrieren können. Sicherstellung der Finanzierung von Pilotprojekten zur Demonstration der Leistungsfähigkeit in der Praxis. Übergang von vielversprechenden Prototypen zu kommerziell lebensfähigen Produkten, die von der Industrie übernommen werden. Entwicklung der notwendigen industriellen Partnerschaften
Zukünftige Partnerschaften
Unser NCCR zielt darauf ab, die oben genannten Herausforderungen anzugehen und die Entwicklung von Trenntechnologien zu beschleunigen, um die Bedürfnisse der Industrie in Bezug auf Kosten, Energieverbrauch und Umweltverträglichkeit schneller zu erfüllen. Im Rahmen dieses Projekts haben wir bereits 8 akademische Partner und mindestens 15 unterstützende Industriepartnerschaften, die genutzt werden könnten.
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