Der Mann, der den Transistor ins Schwimmbad schickte

Wie Shiming Zhang und sein Team in Hongkong das härteste Bauteil unserer Zeit weich gekocht haben

Hongkong, November 2025. Ein Labor in Pokfulam. Es riecht nicht nach Lötzinn, sondern nach Polymeren. Nach nassem Stein nach einem Taifun. In einer Petrischale zittert ein Klumpen Gel. Er sieht aus wie ein vergessener Wackelpudding im Kühlschrank deiner Großmutter. Aber dieser Pudding ist ein Revolutionär.

Denn wenn du eine Elektrode an ihn hältst, fließt Strom. Wenn du eine Nervenzelle daraufsetzt, lebt sie. Der Klumpen ist weich, schwammig, dreidimensional – und er ist ein Transistor. Das Fundament unserer digitalen Welt, jahrzehntelang flach wie ein Blatt Papier und hart wie ein Diamant, hat zum ersten Mal in der Geschichte der Halbleiter das Schwimmen gelernt.

Die aktuelle Ausgabe von Science – dieser heiligen Bibel der wissenschaftlichen Welt – ziert genau dieser Moment. Auf dem Cover glänzt nicht das übliche Nanodraht-Geflecht, kein buntes Raster einer Chip-Architektur. Sondern ein dreidimensionales, gelartiges Gebilde, das aussieht wie ein Neuron, das man im Dunkeln hat wachsen lassen . Geschaffen von einem Mann, der vor ein paar Jahren noch in Montreal Schnee geschaufelt hat und heute in Hongkong die Grenzen zwischen Maschine und Mensch einreißt: Shiming Zhang.

1. Der Prolog – Ein Labortisch in Pokfulam

Es ist später Abend. Durch die Fenster des Labors siehst du den Schein der Wolkenkratzer von Hongkong Island, dieses endlose Lichtermeer, das niemals schläft. Innen, unter dem grellen Licht der Abzugshauben, beugt sich Doktorand Dingyao Liu über ein Mikroskop. Neben ihm steht ein Becherglas mit einer klaren Flüssigkeit. Eigentlich nichts Besonderes. Wasser, ein paar Polymere, ein bisschen Salz.

Aber Dingyao rührt nicht um. Er wartet. Er beobachtet, wie sich die Moleküle von allein zu etwas Neuem ordnen. Einem Halbleiter, der nicht aus dem Reinraum kommt, sondern aus dem Nasslabor. Aus der Chemie. Aus dem Wasser.

Fünf Jahre Arbeit liegen hinter diesem Moment. Unzählige Nächte, in denen die Messwerte keinen Sinn ergaben. Diskussionen, die bis in den frühen Morgen gingen. Und jetzt zittert da dieses Ding in der Schale. Weich wie Hirngewebe. Nass wie ein Schwamm. Aber es schaltet. Es verstärkt. Es lebt mit dem, was darauf wächst .

2. Der Mensch – Der Tüftler, der den harten Weg ging

Wer ist der Mann, der das möglich machte? Shiming Zhang ist kein grauer Theoretiker, der nur an der Tafel rechnet. Er ist einer von denen, die verstehen, dass man Materialien fühlen muss. Dass ein Transistor nicht nur ein Schaltkreis ist, sondern ein Stück Materie, das mit seiner Umwelt redet.

Geboren und aufgewachsen in China, zog es ihn früh in die Welt. Er promovierte in Montreal, einer Stadt, die kalt ist – aber nicht im Herzen. Dort, an der École Polytechnique, lernte er, dass die besten Ideen oft dort entstehen, wo man friert und sich deshalb etwas einfallen lässt, um warm zu bleiben. Die kanadische Regierung ehrte ihn mit dem Vanier Canada Scholarship, der höchsten Auszeichnung für Doktoranden. Dann ging er nach Los Angeles, an die UCLA, in die Gruppe des Biomedizin-Pioniers Ali Khademhosseini. Dort leitete er bereits eine eigene Gruppe für medizinische Mikroelektronik, bevor es ihn schließlich nach Hongkong zog .

2020, mitten in der Pandemie, als die Welt stillstand, baute er an der University of Hong Kong seine eigene Truppe auf: die WISE-Gruppe – Wearable, Intelligent and Soft Electronics. Ein Name, der Programm ist. Kein Hightech um der Hightech willen. Sondern Elektronik, die dem Menschen dient. Die intelligent ist, aber sanft. Die trägt, aber nicht stört .

Zhang, so steht es in seiner Lab-Bio, glaubt daran, dass der wichtigste Skill eines Forschers nicht die technische Fähigkeit ist. Sondern der Geschmack. Die Fähigkeit, interessante und lösbare Probleme zu identifizieren . Diesen Geschmack – der fehlt vielen, die heute an der nächsten KI-Welle schrauben. Zhang hat ihn.

3. Das Problem – Die Mauer zwischen Silizium und Leben

Stell dir vor, du willst einen Goldfisch in eine Einbauküche setzen. Der Fisch stirbt. Die Küche rostet. So ähnlich geht es der modernen Medizin, wenn sie versucht, Elektronik mit dem Körper zu verbinden.

Seit Jahrzehnten bauen wir unsere digitale Welt auf Silizium. Ein grandioses Material, keine Frage. Aber es ist hart, spröde und lebt in der Zweidimensionalität. Unser Gehirn, unsere Nerven, unsere Muskeln – die sind weich, nass und vor allem: dreidimensional. Ein Neuron ist keine flache Schaltung, es ist ein verzweigter Baum.

Die Folge: Jeder Herzschrittmacher, jedes Hirnimplantat ist ein Fremdkörper. Der Körper wehrt sich gegen das harte Plastik und Metall. Es bildet Narbengewebe, die Signale werden schwächer, die Elektronik wird abgestoßen. Wir versuchen seit den 60er Jahren, lebendige, weiche Systeme mit toter, harter Elektronik zu verbinden. Es ist eine Ehe, die auf dem Papier gut aussieht, aber im Alltag scheitert .

Das Problem war nicht die Miniaturisierung. Das Problem war die Materialität. Ein Transistor muss nicht aus Silizium sein. Er muss nur schalten können. Aber wie baut man einen Schalter, der sich anfühlt wie ein Hirn? Der im Wasser schwimmt, ohne Kurzschluss? Der Zellen beherbergt, statt sie zu töten?

4. Der Bau – Wie man aus Pudding einen Rechner macht

Zhang und sein Team gingen einen radikalen Schritt: Sie warfen das Drehbuch weg. Kein Reinraum. Keine Photolithografie. Keine hauchdünnen Schichten auf einem Wafer. Stattdessen: Wasser. Polymere. Und vor allem: Zeit.

Die Grundlage ist ein Hydrogel. Das kennt man von Kontaktlinsen oder aus der Wundauflage. Ein Gel, das Wasser speichert und quillt. Normalerweise ein Isolator. Strom? Fehlanzeige. Aber wenn man die richtigen Polymere nimmt – halbleitende Polymere, die eigentlich aus der organischen Elektronik bekannt sind – und sie in dieses Gel einbaut, dann passiert etwas Seltsames.

Die Moleküle schwimmen nicht einfach planlos herum. Sie ordnen sich selbst. Wie Vögel im Schwarm, wie Fische im Schwarm. In einem dreidimensionalen Selbstorganisationsprozess bilden sie ein Netzwerk, das Strom leiten kann – und zwar nicht nur an der Oberfläche, sondern durch den ganzen Klumpen hindurch .

Das Team um Zhang, zu dem Forscher von der Cambridge University und der University of Chicago gehörten, entwickelte so den weltweit ersten weichen, dreidimensionalen Transistor . Die entscheidende Neuerung: Die „dicke“ Schicht. Während klassische Transistoren nur wenige Nanometer dünn sind, erreichen die Hydrogel-Transistoren eine Dicke von mehreren Millimetern . Das klingt nach einem Rückschritt – ist aber der Schlüssel.

5. Das Herzstück – Die dritte Dimension

Komm, wir tauchen ein in diesen Klumpen.

Stell dir einen klassischen Transistor vor. Drei Anschlüsse: Source, Drain, Gate. Wenn du am Gate Spannung anlegst, öffnet sich ein Kanal zwischen Source und Drain, und der Strom fließt. Das ist die einfachste Rechenoperation der Welt. Aber dieser Kanal ist nur wenige Atome dick. Alles, was passiert, spielt sich auf einer hauchdünnen Fläche ab. Für ein Neuron, das selbst ein dreidimensionales Gebilde ist, ist diese Oberfläche nur ein Punkt.

Zhang und sein Team haben den Kanal in den Raum verlegt. Das Hydrogel ist der Kanal. Überall. Wenn du hier eine Spannung anlegst, veränderst du die Leitfähigkeit des gesamten Volumens. Die Ionen – diese geladenen Teilchen, die in unserem Körper die Kommunikation übernehmen – wandern in das Gel ein und aus. Sie „dopen“ das Material von innen.

Das Besondere: Weil das Gel zu 90 Prozent aus Wasser besteht, fühlen sich Zellen darin wohl. Du kannst lebende Zellen direkt in den Transistor setzen . Sie schwimmen im selben Medium wie die Polymere. Sie sind umgeben von der Elektronik, nicht von ihr getrennt.

Die Patentämter dieser Welt dürften bei dieser Beschreibung staunen. Hier wird nicht nur ein bestehendes Prinzip verbessert, sondern ein neues erfunden: der Bulky-Halbleiter. In den Akten, die das Team in Hongkong hinterlegen wird, steht nichts von Nanometern und Belichtungsmasken. Da steht: „Selbstorganisierendes, wasserbasiertes, dreidimensionales Schaltelement“ .

6. Das Ende – Was wird aus der weichen Zukunft?

Wohin mit so einer Erfindung? Die Liste ist lang, und sie macht schwindelig.

Erstens: Die Neurochip. Stell dir vor, du könntest ein Stück Hirngewebe auf einem Chip züchten, das selbst Teil der Schaltung ist. Du könntest Neuronen beim Denken zusehen, ihre Signale direkt auslesen, sie vielleicht sogar steuern. Für die Erforschung von Parkinson, Alzheimer oder Depression wäre das, als würde man zum ersten Mal das Licht im Dunkeln anmachen .

Zweitens: Implantate, die nicht abgestoßen werden. Ein Schrittmacher, der sich anfühlt wie das Gewebe um ihn herum. Eine künstliche Netzhaut, die nicht auf Hartplastik sitzt, sondern in einer gelartigen Matrix schwimmt. Vielleicht, sagt Zhang, können wir eines Tages vergessene Erinnerungen wiederherstellen oder beschädigte Nervenbahnen überbrücken .

Drittens: Das Gehirn für die KI. Unsere aktuellen KI-Systeme sind Stromfresser, weil sie Daten zwischen Prozessor und Speicher hin- und herschieben müssen. Ein Gehirn macht das nicht. Es speichert und rechnet am selben Ort. Ein dreidimensionaler, weicher Transistor könnte die Grundlage für eine völlig neue Art von Neuromorphic Computing sein – für Computer, die wirklich wie ein Gehirn arbeiten, weil sie aus demselben Material zu bestehen scheinen .

7. Der Epilog – Was bleibt?

Wenn Shiming Zhang in seinem Labor in Hongkong steht und diesen Klumpen Gel in der Hand hält, dann denkt er vielleicht an die Anfänge. An die ersten Transistoren in den Bell Labs 1947, klobige Gebilde aus Goldfolie und Germanium, die die Welt für immer veränderten. Sie waren auch nicht schön. Aber sie waren der Anfang.

Jetzt stehen wir wieder an so einem Anfang. Einem Anfang, der nicht nach kaltem Silizium riecht, sondern nach nassem Polymer. Nach Leben.

Natürlich ist es noch ein langer Weg. „Das ist erst der Beginn einer neuen Ära der Bioelektronik“, sagt Zhang im Gespräch mit der Hong Kong Wenweipo . Er spricht von Regulierung, von Sicherheit, von den Jahren, die noch kommen werden. Aber er spricht auch mit der Ruhe eines Mannes, der weiß, dass er die Richtung geändert hat.

Der Transistor, das härteste Bauteil unserer Zivilisation, hat schwimmen gelernt. Er ist weich geworden. Und damit sind wir ihm ein großes Stück nähergekommen. Nicht als Nutzer, die auf das Display starren. Sondern als das, was wir immer waren: Lebewesen aus Fleisch, Blut – und jetzt vielleicht auch aus Schaltkreisen.

Was bleibt? Ein Gefühl. Dass die Zukunft nicht scharfkantig ist. Sondern dass sie sich anfühlt wie das, was wir sind. Weich. Nass. Und voller Leben.