Fullerene - eine elementare Entdeckung

Gwinner in der Kategorie Lebenswerk beim "European Inventor Award 2010"

Der deutsche Kernphysiker Wolfgang Krätschmer beschritt völlig neue Wege mit einem Verfahren, das die Herstellung von "Fullerenen", einer neuen Gruppe von Kohlenstoffen, in Forschungsmengen erlaubt. Die winzigen Nanopartikel können nun umfassend erforscht werden und sind in vielen Industriezweigen im Einsatz.

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Interview

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Auf einen Blick

Erfinder: Wolfgang Krätschmer, Deutschland

Erfindung: Verfahren zur Arbeit mit einer neuen Form von Kohlenstoff

Kategorie: Lebenswerk

1985 wurde die Wissenschaftswelt durch die Entdeckung einer neuen Form von reinem Kohlenstoff in Aufruhr versetzt. Aufgrund der Zusammensetzung aus 60 Kohlenstoffatomen wählte man dafür die Bezeichnung "C60".

Die C60-Moleküle werden wegen ihrer fußballähnlichen Form auch "Fullerene" genannt. Der Name ist ein Tribut an den Konstrukteur Buckminster Fuller und die Form seiner ballförmigen geodätischen Kuppeln.

Bei der Entdeckung von C60 gab es allerdings ein Problem: der neue Kohlenstoff konnte nur spektroskopisch, d. h. durch Wellenlängenanalyse nachgewiesen werden. Die Forscher konnten also Fullerene nicht so visualisieren, dass sie deren Fußballstruktur mit eigenen Augen erkennen konnten. Fullerene blieben reine Theorie.

Dies änderte sich 1990, als der deutsche Kernphysiker Wolfgang Krätschmer ein Verfahren zur Herstellung von Fullerenen erfand, die mit bloßem Auge sichtbar sind. Krätschmers Erfindung bot nicht nur einen praktischen Beweis für die Entdeckung von 1985 - und für die Fußballform -, sondern begründete praktisch ein neues wissenschaftliches Forschungsgebiet.

Zu Beginn seiner Laufbahn hatte sich Wolfgang Krätschmer keine so hohen Ziele gesetzt. Nach seiner Promotion am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg 1971 begann er, anhand von Meteoriten- sowie Erd- und Mondproben die Auswirkungen von Strahlungsschäden zu erforschen.

Bei der Untersuchung von interstellarem Staub an der Universität von Arizona in den Vereinigten Staaten fielen Krätschmer unter den Kohlenstoff- und Grafitproben Elemente mit seltsamen Eigenschaften auf. Was war hier los?

Die Antwort kam 1985, als die Wissenschaftler Harry Kroto, Richard Smalley und Bob Curl C60 in einem 4,6 Milliarden Jahre alten Meteoriten entdeckten.

Krätschmer wusste nun, dass er in seinem Labor auf C60-Moleküle gestoßen war, und nahm sich seine Ergebnisse erneut vor. Zusammen mit Donald Huffman entwickelte er an der Universität von Arizona das "Krätschmer-Huffman-Verfahren" zur Herstellung von Fullerenproben in Gramm-Mengen.

Die Bereitstellung von C60 zu Forschungszwecken war ein Quantensprung für die wissenschaftliche Erforschung von Fullerenen: innerhalb von nur drei Jahren reichten Wissenschaftler fast 300 Anmeldungen für neue Patentfamilien zu Fullerenen ein. Tausende folgten nach.

Fullerene finden inzwischen in Hochleistungsschmiermitteln, innovativen Brennstoffen, neuartigen Supraleitern und Magneten sowie in Polymeren zur Datenerfassung und -speicherung Verwendung. Der Fullerenmarkt verzeichnete 2008 weltweit einen Gesamtumsatz von 300 Mio. USD, bis 2015 wird mit einem Anstieg auf 4,6 Mrd. USD gerechnet.  

Der 67-Jährige, inzwischen im Ruhestand, ist seit 1993 Honorarprofessor an der Universität Heidelberg. Er ist auch Begründer der Krätschmer Group, einer Organisation, die sich der Fullerenforschung widmet und sein Erbe fortführen soll.

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