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Höchste europäische Erfinder-Auszeichnung für den Ballkünstler

Wolfgang Krätschmer vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg erhält den European Inventor Award 2010 für den von ihm entdeckten Kohlenstoff-Fußball-Syntheseweg. Die enstehenden Fullerene können unter anderem als Transporter für Arzneimittel eingesetzt werden.

Am Anfang standen die Erforschung des Sternenstaubs und ein schiefgegangenes Experiment. Darauf aufbauende Forschungen und eine Veröffentlichung in Nature erschufen schließlich eine neue Ära der Kohlenstoff-Chemie. Das von Max-Planck-Innovation patentierte Verfahren löste 1990 einen bis heute anhaltenden internationalen Forschungswettlauf um den Wunderstoff aus. Erste Produkte werden demnächst auf den Markt gebracht.

Wolfgang Krätschmer mit zwei Fulleren-Modellen.

Fußballmoleküle, Kohlenstoff-Kugeln oder Buckyballs, so werden Fullerene, das Forschungsgebiet von Wolfgang Krätschmer, allgemein bezeichnet. Nachdem bereits 1985 die Existenz dieser dritten Form des reinen Kohlenstoffs (neben Diamant und Graphit) durch ein Forscherteam der Rice University in Texas bewiesen wurde, gelang es Krätschmer zusammen mit seinem Team ein Verfahren zu entwickeln, mit dem Fußballmoleküle in ausreichender Menge gewonnen werden konnten. Erst dies machte Fullerene für potentielle Anwendungen interessant.

Ziel der Forschungen am Institut in Heidelberg war es 1982 ursprünglich die Zusammensetzung des so genannten interstellaren Staubs zu erforschen. Ein einfacher Versuchsaufbau, bestehend aus Graphitstäben und einer mir Helium gefüllten Kammer, wurde eingerichtet. Zahlreiche Experimente wurden in diesem Kohleverdampfer durchgeführt, die Rahmenbedingungen immer wieder geändert, bis eines Tages bei der Auswertung der entstehenden Rußpartikel merkwürdige Absorptionslinien zu Tage traten. Die Ursache vermuteten Krätschmer und sein Forschungskollege Donald R. Huffman von der University of Arizona 1987 in den 1985 entdeckten Molekülen. Die Versuche wurden fortgeführt, weitere Proben blieben jedoch „sauber".

Ein Zufall brachte schließlich den entscheidenden Funken. Bernd Wagner, ein junger Physikstudent und Praktikant am Institut, der „für ein paar Wochen reinschnuppern" wollte, wurde an den Kohleverdampfer gesetzt. Er betätigte alle Hebel und stellte zufällig einen extrem hohen Druck im Verdampfer ein. Dieselben Absorptionslinien erschienen und ermunterten die Forscher zum Weitermachen. Dem Chemie-Doktoranden Konstantinos Fostiropoulos, der das Phänomen auf Geheiß Krätschmers eingehender untersuchte, gelang es schließlich, gezielt größere Mengen der Substanz zu erzeugen und die Fullerene in Kristallform aus dem Staubgemisch herauszulösen. Ein Verfahren zur Herstellung von C60-Fullerenen (der bekannteste Vertreter mit 60 Kohlenstoffatomen) in größeren Mengen ist erfunden.

Die Fullerene lösten so 1990 in Wissenschaft und Industrie große Euphorie aus. Während vor 1990 nur eine Handvoll Patente angemeldet wurde, stieg die Zahl der Patentanmeldungen seit der Erfindung des Max-Planck-Instituts für Kernphysik rasant an. Seither wurden jährlich weltweit bis zu 450 Patentanmeldungen zu Verfahren und Anwendungen rund um Fullerene durchgeführt. Die Fußballmoleküle, die von Science unter die Top Ten der interessantesten Substanzen des Jahres 1990 eingereiht wurden, weisen eine Reihe chemisch-physikalischer Eigenschaften auf, die völlig neue Möglichkeiten eröffnen. So haben sie unter anderem eine große Oberfläche zum Andocken anderer Elemente und können durch die Befüllung mit Substanzen in ihrem Inneren als trojanisches Pferd genutzt werden. Die Zahl der möglichen Anwendungen und Produkte, die zum Teil bald auf den Markt kommen werden, ist immens: Datenspeicherung, Batterien, Photovoltaik- und Solarzellen, Werkstoffe, Drug Delivery (Transportbehälter für Arzneien), Schmierstoffe, Kosmetik, um nur einige zu nennen. Ihren Weg in die industrielle Verwertung fand die Erfindung unter anderem durch einen Lizenzvertrag der Max-Planck-Innovation mit der Firma Research Corporation Technologies, welche die Entwicklung und Vermarktung von Fullerenen in einem Joint Venture etwa mit Mitsubishi vorantreibt.

Zugegeben, die Euphorie, die in den 90er-Jahren herrschte, hat sich gelegt, da viele der erhofften Anwendungen nicht schnell realisiert werden konnten und einige Anwendungen wohl niemals realisiert werden können. Der Erfinder der Lasertechnologie Theodore Maiman soll einmal gesagt haben „ein Laser ist eine Lösung auf der Suche nach einem Problem“, da erhoffte Erfolge in der praktischen Umsetzung lange auf sich warten ließen. Eine Fehleinschätzung, wie sich herausstellen sollte. Über 20 Jahre vergingen, bis erste Massenanwendungen in Form des CD-Spielers entstanden. Doch der Laser ist ebenso wie die Fullerene ein Produkt der Grundlagenforschung und diese sind wiederum selbst die Basis neuer Forschung und Wegbereiter nie zuvor geahnter Technologien. So beruhen unter anderem moderne Blue Ray Discs ebenso auf der Lasertechnologie wie das Internet (in Verbindung mit Glasfaserkabeln) und zahlreiche medizinische Anwendungen. Heute geht man davon aus, dass Computer der Zukunft ihre Daten nicht mehr elektrisch, sondern optisch mittels Laser speichern werden, und man kann sich sicher sein, dass noch viele weitere Probleme auftauchen werden, für die der Laser eine Lösung darstellen wird. So könnte es auch bei Fullerenen sein. Die Max-Planck-Gesellschaft muss als Grundlagenforschungseinrichtung den Mut besitzen, Wege in der Forschung zu beschreiten, deren praktische Anwendung und Tragweite nicht sofort sichtbar sind. Die nun verliehene Auszeichnung für die Entdeckung von Wolfgang Krätschmer unterstreicht dies und zeigt, wie wichtig die Grundlagenforschung für die Gesellschaft ist.

Die Verleihung des European Inventor Award 2010 fand am 28. April in Madrid statt. Im Beisein des spanischen Kronprinzenpaares erhielt Wolfgang Krätschmer den Preis, der vom Europäischen Patentamt und der Europäischen Union verliehen wird, in der Kategorie „Lebenswerk“. Für seine Forschung auf dem Gebiet der Fullerene erhielt Wolfgang Krätschmer bereits viele Preise, darunter 1993 den mit damals 3 Mio. D-Mark dotierten Leibniz-Preis.

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