Nobelpreisträger Stefan Hell: Chemie-Nobelpreis für einen Physiker

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Nobelpreisträger Stefan Hell: Chemie-Nobelpreis für einen Physiker

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Stefan Hell hat ein Mikroskop entwickelt, dass bisher undenkbare Auflösungen ermöglicht

von Wolfgang Kempkens

Der deutsche Physiker Stefan Hell erhält in diesem Jahr den Chemie-Nobelpreis. Für seine Erfindung zeichnete ihn die WirtschaftsWoche bereits 2006 mit dem Innovationspreis aus.

Eigentlich ist das, was Stefan Hell entwickelt hat, unmöglich. Nach den bis vor Kurzem geltenden Gesetzen der Optik lassen sich Objekte, die weniger als 200 Nanometer voneinander entfernt sind, mit einem Lichtmikroskop nicht mehr auseinanderhalten. Mit 4Pi geht es doch.

Das erste der ungewöhnlichen Mikroskope, das der Direktor am Mac-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen entwickelt hat, schafft 70 Nanometer. Und mit einer Sted (Stimulated Emission Depletion) genannten Technik, die er anschließend entwickelte, geht es noch besser.

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Dafür erhält er in diesem Jahr den Nobelpreis, kurioserweise für Chemie statt für Physik, um die es bei seinen Innovationen eigentlich geht. Leica in Mannheim brachte 2004 das erste kommerzielle 4Pi-Mikroskop auf den Markt, das zwei Jahre später mit dem Innovationspreis der deutschen Wirtschaft ausgezeichnet wurde, den die WirtschaftsWoche vergibt. 2007 brachte Leica dann sein erstes Sted-Mikroskop auf den Markt.

Die Geräte sind vor allem bei Biologen und Medizinern heiß begehrt. Sie können damit Vorgänge in lebenden Zellen beobachten, etwa die Zerstörung von Gewebe durch Malaria-Erreger. Dazu werden die Proben mit einem Material präpariert, das fluoresziert, wenn es durch Fremdlicht angeregt wird. Hell nutzt dazu einen scharfen Laserstrahl, mit dem er die Probe abtastet. Das fluoreszierende Material antwortet mit einem Lichtblitz einer anderen Frequenz, den Fotodioden auffangen. Aus diesen Signalen errechnet ein Computer ein dreidimensionales Bild der Probe.

Zehn Mythen über den Nobelpreis

  • Hitler wurde für den Friedensnobelpreis nominiert

    Richtig. Adolf Hitler wurde 1939 von dem schwedischen Abgeordneten E.G.C. Brandt für den Preis nominiert, der „Brüderlichkeit unter den Nationen“ und weltweite Abrüstung vorantreiben soll. Brandt zog die Nominierung später zurück und erklärte, sie sei satirisch gemeint gewesen. Die Episode zeigt, dass praktisch jedermann nominiert werden kann. Über die Aussichten, den Preis tatsächlich zu bekommen, sagt eine Nominierung nichts aus.

  • Alle Nobelpreise werden in Stockholm verliehen

    Falsch. Der Friedensnobelpreis wird, wie von Alfred Nobel verfügt, in Oslo verkündet und verliehen. Warum Nobel das so wünschte, ist nicht bekannt, doch waren Schweden und Norwegen zu seinen Lebzeiten in einer Personalunion verbunden.

  • Der Preis für Wirtschaftswissenschaften ist kein echter Nobelpreis

    Richtig. Der Preis für Wirtschaftswissenschaften zählte nicht zu den fünf Auszeichnungen, die Alfred Nobel in seinem Testament für die Kategorien Medizin, Physik, Chemie, Literatur und Frieden forderte. Er wurde 1968 zu Ehren Nobels von der schwedischen Zentralbank gestiftet. Er wird gemeinsam mit den anderen Preisen bekanntgegeben, ist mit demselben Preisgeld in Höhe von acht Millionen schwedischen Kronen (878.000 Euro) dotiert und wird bei der jährlichen Nobelpreiszeremonie im Dezember verliehen. Doch formal ist er kein Nobelpreis. Der offizielle Name lautet „Alfred-Nobel-Gedächtnispreis für Wirtschaftswissenschaften der schwedischen Reichsbank“.

  • Fast alle Preisträger sind Männer

    Richtig. Von den 847 Personen, die bislang einen Nobelpreis erhielten, waren nur 44 Frauen - das sind gerade einmal rund fünf Prozent der Preisträger. 15 Frauen wurden mit den Friedensnobelpreis ausgezeichnet, während nur eine - die US-Forscherin Elinor Ostrom 2009 - den Preis für Wirtschaftswissenschaften erhalten hat. Das Geschlecht spiele bei ihrer Entscheidung über die Preisträger jedoch keine Rolle, sagen die Nobel-Juroren. Das Verhältnis spiegele nur die historische Dominanz von Männern in vielen Forschungsbereichen wider.

  • Nobelpreise können posthum verliehen werden

    Falsch. Seit 1974 werden von den Preiskomitees nur lebende Personen berücksichtigt. 2011 machte die Nobelstiftung allerdings eine Ausnahme: Erst unmittelbar nach der Bekanntgabe des Preises für Medizin hatte sich herausgestellt, dass einer der Geehrten, der kanadische Immunforscher Ralph Steinman, wenige Tage zuvor gestorben war. Die Stiftung beließ es bei der Entscheidung, Steinmans Anteil am Preisgeld ging an seine Hinterbliebenen.

  • Man kann nur in einer Kategorie nominiert werden

    Falsch. Die Französin Marie Curie gewann 1903 den Preis für Physik und 1911 den für Chemie. Der US-Chemiker und Friedensaktivist Linus Pauling erhielt 1954 den Nobelpreis für Chemie, acht Jahre später wurde er mit dem Friedensnobelpreis geehrt.

  • Churchill gewann den Friedensnobelpreis

    Falsch. Der redegewandte, konservative britische Politiker Winston Churchill erhielt zwar einen Nobelpreis, allerdings in der Kategorie Literatur. Er wurde damit 1953 „für seine meisterlichen historischen und biografischen Schilderungen sowie für brillante Rhetorik bei der Verteidigung erhabener menschlicher Werte“ ausgezeichnet.

  • Auch vier oder mehr Personen können sich einen Nobelpreis teilen

    Falsch. Die Nobelstatuten besagen, dass die Auszeichnungen unter mehreren Preisträgern aufgeteilt werden können, doch in keinem Fall „darf eine Preissumme unter mehr als drei Personen aufgeteilt werden“.

  • Ein Nobelpreis kann nicht wieder entzogen werden

    Richtig. Die Nobelstatuten sind diesbezüglich eindeutig. Wer einen Nobelpreis bekommen hat, behält ihn für immer. Paragraf 10 lautet: „Gegen die Entscheidung eines Preisgremiums dürfen keine Einsprüche bezüglich der Zuerkennung eines Preises erhoben werden.“ Online-Petitionen, die zum Entzug eines bestimmten Preises aufrufen, sind daher wirkungslos.

  • Man kann nur einmal einen Nobelpreis gewinnen

    Falsch. Es gibt keine Obergrenze, wie oft jemand mit einem Nobelpreis geehrt werden kann. Der US-Wissenschaftler John Bardeen gewann den Preis für Physik zweimal, 1956 und 1972. Der britische Biochemiker Frederick Sanger erhielt zwei Preise für Chemie, 1958 und 1980.

Nicht ohne Tricks

Ohne zusätzliche Tricks bliebe die Auflösung tatsächlich unterhalb von 200 Nanometern. Hell eliminiert einen Teil des Lichts, mit dem die Probe auf die Anregung durch den Laserstrahl antwortet, mit einem zweiten Laserstrahl einer speziellen Frequenz. Zu sehen ist dann nur noch ein winziger Punkt. Damit verbessert sich die Auflösung, wobei die Nutzer wählen können, ob das Bild in der Breite oder in der Tiefe besonders scharf sein soll.

Weitere Artikel

Der heute 51-jährige Hell ist gelernter Physiker. Seine erste Stelle fand er 1991 am European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg. Dort entwickelte er die Idee eines Mikroskops, das die optischen Gesetze sprengen sollte. Auf Gegenliebe stieß er nicht.

Deshalb nahm er 1993 mit Freude ein Angebot der finnischen Akademie der Wissenschaften an, die ihm einen dreijährigen Forschungsaufenthalt spendiert. In Turku baute er sein erstes 4Pi-Mikroskop. Das erregte weltweit Aufsehen. Renommierte Institutionen warben um ihn, darunter die Harvard University. Da wurde auch die deutsche Forscherelite hellhörig. Flugs bekam er 2002 den Direktorenposten am Göttinger Max-Planck-Institut.

„Mit Sted hebele ich Abbe endgültig aus“, versprach er 2005 im Gespräch mit der WirtschaftWoche. Das wurde doppelt wahr. Zum einen liefern seine Mikroskope schärfere Bilder als es nach einem vermeintlichen Gesetz des berühmten Jenaer Optik-Spezialisten Ernst Abbe möglich ist.

Zum anderen bekam er jetzt, gemeinsam mit den amerikanischen Wissenschaftlern Eric Betzig und William E. Moerner den Nobelpreis für Chemie. Den bekam der geniale Abbe nie. Er wurde lediglich dafür vorgeschlagen.

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