Teflon, Post-it und Viagra


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Ein Blick in die Wissenschaftsgeschichte lehrt: Der Zufall gibt sich in den Labors und Studierstuben viel häufiger die Ehre als es die Lehrbücher verraten. Nicht nur deshalb ist Grundlagenforschung so wichtig.

Von Martin Schneider

Jedes Jahr am 10. Dezember feiern eine Handvoll Wissenschaftler in Stockholm vorgezogene Bescherung. König Carl Gustav verleiht die Nobelpreise und weist den Preisträgern damit einen Platz in der Geschichte der Wissenschaft zu. Daß gerade die großen wissenschaftlichen Leistungen häufig nicht Ergebnis jahrelanger, zielstrebiger Forschung sind, sondern erst durch ungeplante Zufälle im Labor möglich wurden, geht im "nobelen" Jubel schnell unter.

Aus so manchem Zufall wurde bald eine ausgeschmückte Legende. Etwa die um den Schimmelpilz Penicillium notatum, der im November 1928 die Bakterienkulturen Alexander Flemings verunreinigt hat und so zum Geburtshelfer des Penicillins wurde (und seinem Entdecker den Nobelpreis 1945 einbrachte).

Auch Wilhelm Conrad Röntgen stieß gänzlich unerwartet auf seine "X-Strahlen". Der Würzburger Physiker beschäftigte sich wie viele seiner Kollegen mit den neu entdeckten Kathodenstrahlen, die eine lufleere Röhre zum Fluoriszieren brachten. Zu deren Erforschung trug er wenig bei; dank einer neuartigen Beschichtung seines Leuchtschirms aber "stolperte" er über die bis dahin völlig unbekannte "X-Strahlung".

Im Jahre 1901 wurde Röntgen der erste Physik-Nobelpreis verliehen; aus Forscherehre verzichtete er auf eine Patentierung seiner Entdeckung. Industrieunternehmen können sich eine solch noble Geste nicht leisten, und so beschert ein anderer Zufall, der sich 1938 in einem Labor des Chemiekonzerns DuPont ereignete, dem Unternehmen bis heute Millionengewinne: Das Teflon war entdeckt!

Gerade Kunststoff-Forscher, so scheint es, sollten besonders wachsam auf unvorhergesehene Geschehnisse im Labor achten. Karl Ziegler etwa brachte dies im Jahre 1963 den Chemie-Nobelpreis. Polyethylen ließ sich Ende der 50er Jahre nur sehr aufwendig unter hohem Druck aus dem Gas Ethylen herstellen. Weltweit wurde daher nach Katalysatoren gesucht, die die Reaktion bei weniger unwirtlichen Bedingungen ablaufen lassen würden.
Im Mülheimer Max-Planck-Institut für Kohlenforschung probierte man alle möglichen Zusätze. Eines Tages reagierten die Ethylen-Moleküle nicht zu den gewünschten langen Polyethylen-Ketten, sondern es verbanden sich immer nur genau zwei Moleküle des Gases miteinander. Niemand konnte sich erklären, warum die Reaktion so abrupt stoppte.

Wie sich bei weiteren Tests zeigte: Das Phänomen trat nur in Druckgefäßen aus Edelstahl auf. Es dauerte mehrere Wochen, bis die Chemiker dem Phänomen auf die Spur kamen. Ein Mitarbeiter benutzte zum Reinigen der Druckgefäße stets einen Schuß Salpetersäure. Die Säure aber ätzte die Edelstahlwand an und setzte Spuren von Nickel frei, die im Edelstahl enthalten sind. Und diese Nickelspuren waren es, die die Reaktion zum Stillstand brachten.

Aus Anwendungssicht war das höchst unerfreulich - es wurde überhaupt kein Kunststoff gebildet, nicht mal mehr unter hohem Druck. Die Mülheimer Grundlagenforscher aber interessierten sich für das Phänomen und nahmen es näher unter die Lupe. Gab es vielleicht noch andere Metallsalze, die eine ähnliche Wirkung hatten? Tatsächlich stießen die Forscher in endlosen Versuchsreihen auf einige Metalle, die die Reaktion ebenfalls nach genau zwei Molekülen zum Stillstand brachten.

Merkwürdigerweise aber hatten andere Metalle die genau gegenteilige Wirkung, obwohl sie chemisch eng mit Nickel verwandt waren. Wurden zum Beispiel Titan, Chrom oder Circon ins Druckgefäß gegeben, bildeten sich wunderschöne lange Polyethylen-Ketten, und dies ganz ohne Druck. Ein normales Weckglas ersetzte die Hochdruckbehälter.

Das so erzeugte Polyethylen war noch dazu viel hitzebeständiger und belastbarer als die Sorten, die es zuvor gab. Karl Ziegler wurde nach Stockholm geladen, und für das Mühlheimer Institut blieben die Patentgebühren, die lange Jahre die weitere Forschung im Hause sicherten.

Der Chemiekonzern 3M lebt ebenfalls gut von einem Produkt, das eigentlich auf eine Fehlentwicklung zurückgeht. Die kleinen gelben Post-It-notes sind aus den Büros in aller Welt nicht mehr wegzudenken, und auch im Haushalt breiten sie sich seuchenartig aus. Zielstrebig entwickelt wurden sie nicht. Arthur Fry, Chemie-Ingenieur bei 3M, sang im Kirchenchor seiner Gemeinde in North St.Paul/Minnesota; und wie so häufig, fielen ihm eines sonntags wieder die Lesezeichen aus seinem Gesangbuch.

So weit nichts ungewöhnliches; wenige Tage zuvor aber hatte ein Kollege in der Klebstoffabteilung einen frustrierenden Flop erlebt. Er wollte eigentlich einen neuen Super-Kleber erfinden; Produkt monatelanger Entwicklungen aber war ein Kleber, der das genaue Gegenteil war: er klebte gerade nicht dauerhaft - ein Produkt für die Mülltonne. Ließ sich aus diesem Fehlschlag nicht ein Kleber herstellen, der sich für Lesezeichen eignete?

Art Fry machte sich am nächsten Morgen gleich an die Arbeit, um seine Idee in ein Produkt umzusetzen. Die Liste zuufälliger Entdeckung läßt sich fast zur Enzyklopaedie ausweiten. Natürlich ist es dabei nicht immer leicht, Anekdoten vom tatsächlichen Geschehen im Labor zu trennen, und so manchem Forscher ist eine gewisse Legendenbildung um die eigene Person nicht unlieb - das beginnt schon bei Newtons berühmtem Apfel.

Unbestreitbar aber spielte gerade bei wichtigen Entdeckungen häufig ein Moment des Nicht-Planbaren eine wichtige Rolle. Mit dem reinen Zufall ist es allerdings höchst selten getan. "Er ist allenfalls der erste Anfang, dann aber beginnt meist harte Arbeit", erzählt Art Fry. Wie viele vor ihm, machte er die Erfahrung, daß zu einer Erfindung ein Prozent Inspiration, aber 99 Prozent Transpiration gehören.

Den verunglückten Klebstoff brauchte Fry zwar nur aus der Schublade zu holen. Zu einem Selbstklebe-Lesezeichen aber sollte es noch ein weiter Weg sein. "Der Klebstoff löste sich, ein Teil blieb auf der Buchseite haften, sodaß die Seiten zuammenklebten, wenn man das Lesezeichen wieder entfernte", beschreibt Fry die härteste Nuß, die er zu knacken hatte. Dabei half ihm der Zufall ebenso wenig wie bei den verfahrenstechnischen Fragen, wie man solche Zettel als Block herstellt. "Forscher brauchen einen gewissen Freiraum, um sich die Offenheit für Unerwartetes zu erhalten", ist Fry überzeugt.

In der Industrie ist das längst bekannt. 3M etwa erlaubt seinen Forschern, 15 Prozent der Arbeitszeit ohne Rechtfertigung oder Erfolgsdruck auf ein Thema eigener Wahl zu verwenden. Forschung ins Blaue, um dem Zufall eine Chance zu geben.

Viele wichtige Entdeckungen entstammen zudem gerade der zweckfreien Grundlagenforschung, die bei manchen Politikern und in der "öffentlichen Meinung" einen eher schweren Stand hat. Die Fullerene etwa entsprangen der ziemlich anwendungslosen Astrophysik; Robert Curl, Harry Kroto und Richard Smalley hatten Kohlenstoff mit Laserstrahlen beschossen, um der Natur des interstellaren Staubes auf die Spur zu kommen, ihr Heidelberger Kollege Wolfgang Krätschmer hatte es, unabhängig und etwa zeitgleich, mit einem Lichtbogen versucht.

In beiden Fällen zeugten die chemischen Spektren von Kohlenstoff-Molekülen nie dagewesener Art. "Wenn man Forschung dirigiert, kommt halt entweder das raus, was man sich vorstellt, oder gar nichts. Aber es kommt halt nie das Unerwartete heraus, und das Unerwartete ist das, was die Forschung häufig wirklich weiterbringt", glaubt Krätschmer. Und dann muß das Unerwartete sicher noch auf einen "vorbereiteten Geist" treffen, wie es Louis Pasteur einmal ausdrückte.

Die eigentümliche Unregelmäßigkeit, die sich im Kohlenstoffspektrum abzeichnete, hätten viele Forscher sicher schnell als "Dreckeffekt" abgetan. Manches blinde Huhn mag zwar tatsächlich hin und wieder ein Korn finden; aber in der Forschung sind es eben doch meist nicht die dümmsten Bauern, die die dicksten Kartoffeln ernten. Glück, gänzlich ohne Verstand, ist auch in der Wissenschaft selten.

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Martin Schneider

Wissenschaftsjournalist. Nachdem er viele Jahre als freier TV-Journalist Labors und Institute rund um den Globus besucht hatte, übernahm er 1999 die Leitung der Wissenschafts-Redaktion des SWR in Baden-Baden.