Modell eines Silber-Aluminium-Quasikristalls. In Aluminiumlegierungen sind Quasikristalle besonders häufig.
Stockholm - Der heurige Nobelpreisträger in der Kategorie Chemie ist der 70-jährige israelische Forscher Daniel Shechtman, der damit für seine Entdeckung der Quasikristalle ausgezeichnet wird. Die Auszeichnung ist auch heuer wieder mit umgerechnet 1,1 Millionen Euro dotiert und wird am 10. Dezember, am Todestag des 1896 gestorbenen Preisstifters, verliehen.
Daniel Shechtman wurde 1941 in Tel Aviv geboren und schloss sein Studium 1972 am Technion, der Technischen Universität von Haifa ab. Seit 1975 arbeitete er am Institut für Materialwissenschaften des Technion, aktuell ist er Professor ebenda. Die Entdeckung der Quasi-Kristalle gelang ihm Rahmen eines Sabbaticals an der Johns Hopkins University in Baltimore (USA). Innerhalb von zwei Jahren geht damit zum zweiten Mal ein Chemie-Nobelpreis nach Israel: 2009 wurde die Moekularbiologin Ada Yonath für ihre Arbeit zu den intrazellulären Ribosomen mit dem begehrten Preis ausgezeichnet.
Der Forschungsgegenstand
Mit der Entdeckung der Quasi-Kristalle erbrachte Shechtman den Beweis dafür, dass die Atom- bzw. Molekülanordnung in Kristallen regelmäßig erscheinen kann, aber nicht zwingend sich wiederholende Muster aufweisen muss. Shechtman stieß am 8. April 1982 erstmals auf eine solche Struktur, während er eine Aluminium-Mangan-Legierung studierte. Der Blick durch das Elektronenmikroskop zeigte dem Forscher ein bis dahin nicht für möglich gehaltenes Bild, die Atome verhielten sich nicht nach den damals geltenden Annahmen.
Festkörper sollten sich demnach entweder in periodischer Struktur, wie das bei herkömmlichen Kristallen der Fall war, oder ohne jegliche Ordnung präsentieren, wie das etwa in der atomaren Struktur von Glas der Fall ist. In den Legierungen, die Shechtman und seine Kollegen untersuchten, konnte einerseits ein hohes Maß an Ordnung festgestellt werden, andererseits waren die Strukturen komplexer und unregelmäßiger.
In normalen Kristallen halten die Atome üblicherweise gleichmäßige Abstände zueinander ein und die Struktur ihrer Anordnung wiederholt sich periodisch, etwa wie die Felder eines Schachbretts. Ein anderes Erscheinungsbild zeigen Quasi-Kristalle. Sie erinnern eher an mittelalterliche arabische Mosaike, die ebenfalls eine regelmäßige Struktur aufweisen, deren Mustern sich aber nicht wiederholen, betonte man seitens des Nobelpreis-Komitees.
Entdeckung führte zu Kontroverse
Shechtman musste für die Anerkennung seiner Entdeckung lange kämpfen, erschütterte sie doch die Grundfesten der bis dahin geltenden Ansichten in der Kristallographie. Aufgrund der Neuartigkeit in ihrer Struktur wurden Quasi-Kristalle kontrovers diskutiert, was darin gipfelte, dass ihm ein Austritt aus seiner Forschungsgruppe nahe gelegt wurde.
Mittlerweile konnten Wissenschafter zahlreiche verschiedene Quasi-Kristalle herstellen und auch natürliche Formen wurden gefunden. Erkenntnisse über die Strukturen solcher Kristalle könnten zur Entwicklung härterer Stahl- und Aluminiumwerkstoffe führen, führte die israelische Wolf-Stiftung bei der Vergabe des renommierten Wolf-Preises aus, den Shechtman im Jahr 1999 gleichzeitig mit dem amerikanisch-österreichischen Mediziner Eric Kandel erhielt. Kandel wurde ein Jahr später mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet.
Shechtmans Vorgänger
Im Vorjahr ging der Nobelpreis für Chemie, wie so oft in den vergangenen Jahren, an drei Forscher: Die "Molekülbauer" Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki aus den USA bzw. Japan wurden für die Entwicklung von Palladium-katalysierten Kreuzkupplungen in organischen Synthesen ausgezeichnet. Die Einsatzmöglichkeiten der chemischen Verbindungen, die mit den drei nach dem jeweiligen Forscher benannten Kreuzkupplungsmethoden geschaffen werden, reichen von der Medikamentenentwicklung über die Landwirtschaft bis zur Elektronik. (APA/red)