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TU Berlin

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Menschen

Kühne Mischung von Inspiration und mentaler Bereitschaft

Montag, 25. Januar 2010

Wie würde die Welt aussehen ohne die Entdeckungen von Fritz Haber, Carl Bosch und Gerhard Ertl? Eine Laudatio

TU-Ehrenmitglied und Nobelpreisträger Gerhard Ertl hielt die Bohlmann-Vorlesung
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Fritz Habers Name ist eng mit dem wissenschaftlichen Werk und Lebensweg Gerhard Ertls verbunden, und deshalb lade ich Sie alle zunächst zu einem Gedankenexperiment ein. Wie hätte die Geschichte des 20. Jahrhunderts wohl ausgesehen, wenn Haber, Bosch und ihre Mitarbeiter die industrielle Synthese von Ammoniak nicht realisiert hätten? Ohne Ammoniak gäbe es keinen Kunstdünger in ausreichender Menge, und ohne künstlichen Dünger wären in den vergangenen 90 Jahren nach Schätzung der WHO mehrere Milliarden Menschen verhungert: Kein Zweifel, diese technische Erfindung war für das Überleben der Menschheit von existenzieller Bedeutung, und die Chemie-Nobelpreise für Fritz Haber 1918 und für Carl Bosch 1931 honorierten deren zentrale Beiträge zur wissenschaftlich-technischen Lösung einer Jahrhundertaufgabe von größter praktischer Bedeutung.

Aber Ammoniak stellt auch den Grundstoff für die Herstellung von Munition dar, und ohne das im Frühjahr 1914 bei der BASF in Ludwigshafen in Betrieb genommene Haber-Bosch-Verfahren wären die Munitionsvorräte des deutschen Militärs spätestens im Winter 1914 aufgebraucht gewesen: Der Erste Weltkrieg hätte schon nach wenigen Monaten sein Ende gefunden – welch unvorstellbar großes Glück, denn die Folgen eines frühen Kriegsendes sind leicht benennbar, wie auch der Gedanke nicht abwegig ist, dass ohne Habers epochemachende Erfindung die europäische Geschichte des 20. Jahrhunderts ganz anders verlaufen wäre: Vermutlich hätte es keine russische Revolution und somit keinen stalinistischen Terror gegeben, die Demütigung des Versailler Vertrages und das Dritte Reich wären Deutschland und der Welt erspart geblieben, und der von Nazi-Deutschland erzwungene Exodus seiner wissenschaftlichen Elite und die von Deutschland ausgelöste Katastrophe des 2. Weltkrieges mit der historisch beispiellosen, industriell betriebenen Ermordung von Millionen Juden bedrückten uns nicht als Zivilisationsbruch und eine nie zu tilgende Schuld und Schmach. Die Janusköpfigkeit menschlichen Handelns – Segen versus Fluch – kann an kaum einer anderen Entdeckung/Erfindung besser verdeutlicht werden als an der technischen Realisierung jener chemischen Reaktion, in der Stickstoff und Wasserstoff mit Hilfe eines Metall-Katalysators zu Ammoniak vereinigt werden.

Wie verläuft diese molekulare Hochzeit, welche Rolle spielt dabei der von Mittasch in den BASF-Laboratorien empirisch entwickelte Eisen-Katalysator? Kaum zu glauben, dass nach mehr als 50 Jahren intensivster Forschung einer der Pioniere auf diesem Gebiet, Paul Emmett, 1974 bei einem Batelle-Kolloquium feststellte, dass die zentrale Frage des Haber-Bosch-Verfahrens, also die nach dem genauen mechanistischen Verlauf der Reaktion, immer noch nicht beantwortet war.

Dies sollte Gerhard Ertls Stunde werden, denn nur wenige Jahre nach einer so ernüchternden Bilanz gelang es ihm und seinen Mitarbeitern, in aufsehenerregenden Experimenten zu zeigen, wie die inerten molekularen Partner Stickstoff und Wasserstoff zunächst an bestimmten Zentren einer Metalloberfläche physikalisch angebunden und anschließend von diesen chemisch aktiviert werden, das heißt aus den ursprünglich freien Molekülen entstehen im ersten und entscheidenden Schritt reaktive und gleichzeitig durch das Metall gezähmte Atome, die dann, erneut vom Metall orchestriert, Schritt für Schritt – und es sind insgesamt sieben wohldefinierte Teilschritte – zum Endprodukt Ammoniak zusammengeführt werden, das schließlich von der Oberfläche desorbiert wird und Platz macht für den nächsten Kreislauf, Kreisläufe, die pro Jahr weltweit circa 100 Millionen Tonnen Ammoniak liefern.

Mit diesen bahnbrechenden Untersuchungen wurden jedoch nicht nur für den wohl bedeutendsten technischen Prozess der heterogenen Katalyse dessen physikalisch- chemisch relevante Details auf einem strikt molekularen Niveau aufgeklärt, noch wichtiger war vielleicht, dass Ertl mit seinen Arbeiten eine psychologische Barriere überwand, indem er beispielhaft demonstrierte, wie durch das Wechselspiel von Chemie mit Physik und Mathematik, von theoriegeleiteter Grundlagenforschung und Empirie, wie durch die kühne Mischung von Inspiration und der mentalen Bereitschaft, wenn denn erforderlich, etablierte Denkmuster aufzugeben, und schließlich der Entschiedenheit, sich ohne Zögern der neuesten methodischen Fortschritte zu bedienen, dass immer dann, wenn alle diese Faktoren glücklich in einer Person zusammenkommen, die Chance besteht, selbst gewaltigste intellektuelle und experimentelle Herausforderungen in der Grundlagenforschung zu meistern. (…)

Schon in seiner Diplomarbeit in Stuttgart benutzte der angehende Physiker die von Manfred Eigen kurz zuvor entwickelte und später mit einem Nobelpreis gekrönte Temperatursprungmethode, um schnell verlaufende Bindungsbrüche in Molekülen quantitativ beschreiben zu können. In München, wohin Ertl seinem Lehrer Heinz Gerischer gefolgt war, wurden anschließend in der Doktorarbeit und in einer in nur knapp zwei Jahren angefertigten Habilitationsschrift fundamentale Aspekte zur Chemie und Physik von chemischen Reaktionen an festen Oberflächen, erneut unter Benutzung neuester, zum Teil von Ertl selbst entwickelter Messmethoden, behandelt: Ein junger Star hatte die an mächtiger Konkurrenz nicht gerade arme Weltbühne der ´"Surface Sciences" betreten. (…)

Ertl hat, wo immer er wirkte, in Hannover, München oder Berlin, tiefe Spuren hinterlassen: Wie ein Magnet zog er junge wie auch etablierte Wissenschaftler an, und selbst die vollständige Auflistung einer schon rein zahlenmäßig beeindruckenden Dokumentation könnte bestenfalls nur in Umrissen erahnen lassen, welch raren Glücksfall Herr Ertl für die Wissenschaft insgesamt darstellt. (…)

Das monumentale Œuvre dieses die fachliche Enge der Disziplinen permanent ignorierenden Grenzgängers ist niedergelegt in mehr als 650 Originalarbeiten und sechs gewichtigen Monografien. (…)

Aber zunächst noch wenige andere Details, die helfen mögen, Ertls singulären Rang zu belegen: Er, Ertl, gehörte nicht nur jahrelang zu den weltweit 100 häufigstzitierten Chemikern, auch gleich alle drei Berliner Universitäten trugen ihm nach seinem Wechsel von München nach Berlin eine Professur an, eine Ehrung, die vor ihm niemand anders erfahren hatte; Herr Ertl erhielt zehn Ehrendoktorate, ist Mitglied von elf Akademien und Ehrenmitglied von zahlreichen wissenschaftlichen Gesellschaften. Ferner, Ertl wurde zu weit mehr als 35 der bedeutendsten Namensvorlesungen eingeladen, die ebenfalls die Weltläufigkeit dieses Mannes erahnen lassen.

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Die Welt reißt sich einfach um den Wissenschaftskosmopoliten Ertl, und dies ist nicht überraschend, denn in seinen atemberaubenden Vorträgen ist er keineswegs darauf beschränkt, nur über ein einziges Gebiet, nämlich die heterogene Katalyse, zu reden, obwohl vermutlich kein anderer Chemiker oder Physiker die Geheimnisse der Katalyse in all ihren Facetten so faszinierend darzustellen vermag wie Ertl; nein, auch seine paradigmatischen Arbeiten zur Selbstorganisation und Musterbildung an Oberflächen, zum Beispiel stehende Wellen oder pulsierende Spiralen zu erzeugen und somit eine Brücke zu schlagen von Phänomenen in der makroskopischen zu jenen in der atomistischen Welt, oder schließlich Ertls Studien zu den Ursachen von nicht-linearem, vulgo chaotischem, Verhalten bei der Oxidation von Kohlenmonoxid an metallischen Grenzflächen, eine Reaktion, die in jedem Autokatalysator abläuft – diese und viele andere Untersuchungen aus seinem Laboratorium stellen nicht nur Meilensteine chemisch-physikalischer Grundlagenforschung dar, sie enthüllen auch, wenn von Ertl vorgetragen, eine ästhetische Dimension, die den unergründlichen Reizen mancher Van-Gogh-Bilder aus den späten Jahren des holländischen Meisters an irritierender Schönheit nicht nachsteht. Oder schließlich die Untersuchung extrem schneller, heterogener Elementarprozesse auf der Femtosekundenzeitskala, jener sinnlich unvorstellbar kurzen Zeiteinheit, in der chemische Bindungen gebrochen und geknüpft werden. Diese experimentell und theoretisch höchst anspruchsvollen Studien ermöglichen einen nun auch zeitlich aufgelösten Einblick in das mikroskopische Geschehen, wenn sich Moleküle einer Oberfläche nähern, dort erste Kontakte anbahnen, durch die Wechselwirkung angeregt werden und schließlich anfangen, sich selbst wie auch ihre Umgebung zu verändern – das Sterben des einen Moleküls und die Geburt eines neuen Moleküls an Grenzflächen heute en detail verfolgen und verstehen zu können, dies ist Gerhard Ertls bleibendes Meisterwerk und sein Vermächtnis für die kommenden Generationen.

Otto Hahn soll in seiner Zeit als Mitarbeiter am Kaiser-Wilhelm-Institut in Dahlem in Diskussionen über die Aufgaben der Wissenschaften einmal erwähnt haben, dass beispielsweise die Chemie helfen könne, „das Unsichtbare sichtbar und das Unwägbare wägbar zu machen“. Nun, in Ertls Bildern von Oberflächenprozessen sehen wir, wie eine grandiose Symbiose von Wissenschaft und Kunst auf der Bildebene tatsächlich aussehen könnte. Was Gerhard Ertl an Problemen aufgriff, in seinen Händen verwandelten sich die Herausforderungen sprichwörtlich in Erkenntnis-Gold, und die wissenschaftlichen Erträge schmückten nicht nur die wichtigsten Fachzeitschriften, sie verliehen auch Tagungen immer dann Glanz, Rang und Bedeutung, wenn Ertl als Redner dabei war. (…)

Es ist deshalb überhaupt kein Wunder, dass dieser völlig unprätentiöse, durch und durch bescheidene Mann im In- und Ausland in großer Zahl mit höchsten Ehrungen und Auszeichnungen bedacht worden ist, wie beispielsweise den schon erwähnten Ehrendoktoraten und Akademiemitgliedschaften, der Liebig-Denkmünze oder dem Leibniz-Preis, Ertl erhielt den Japan-Prize, den European Hewlett Packard Award, den Wolf-Preis für Chemie der Wolf Foundation in Jerusalem, den Karl-Ziegler-Preis, den Otto-Hahn-Preis und 2007 den Nobelpreis für Chemie. Als eine der schönsten Ehrungen sieht Gerhard Ertl allerdings die Tatsache an, dass die Integrierte Gesamtschule in Sprendlingen seinen Namen trägt. (…)

Gerhard Ertl hat nicht nur die Wissenschaft beispiellos bereichert, er hat viele Menschen in unterschiedlichster Weise glücklich gemacht, und als Forscher hat er Max Plancks Diktum, "dass dem Anwenden das Erkennen vorausgehen müsse", beispielhaft mit Leben gefüllt. (…)

Laudator Helmut Schwarz
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Die vollständige Laudatio und weitere Informationen im Internet:

Seit dem 4. Dezember 2009 kann die TU Berlin stolz sein auf ein neues Ehrenmitglied. TU-Präsident Prof. Dr. Dr. h. c. Kurt Kutzler verlieh diese Würde an den Chemie-Nobelpreisträger von 2007, Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Gerhard Ertl. Seine vielfachen Verdienste um die Universität erwarb sich der ehemalige TU-Honorarprofessor insbesondere im Rahmen der strategischen Partnerschaft mit dem Fritz-Haber-Institut (FHI), an dem er bis zu seiner Emeritierung Direktor war. Unter anderem gab Gerhard Ertl mit der Betreuung vieler Doktorandinnen und Doktoranden und zahlreichen Gastvorträgen maßgebliche Impulse für den Forschungsbereich Chemie an der TU Berlin. Wichtiger Partner der TU Berlin ist das FHI auch bei dem Exzellenzcluster „Unifying Concepts in Catalysis“ (UniCat), bei dem die TU Berlin Sprecherhochschule ist. Die Ehrung fand anlässlich der Bohlmann-Vorlesung statt, die jährlich vom Institut für Chemie sowie von der Bayer Schering Pharma AG und der Schering Stiftung Berlin veranstaltet wird und die Gerhard Ertl zum Thema „Elementarschritte bei der heterogenen Katalyse“ hielt. Zuvor jedoch nahm Prof. Dr. Drs. h. c. mult. Helmut Schwarz, TU-Chemieprofessor und Präsident der Alexander von Humboldt-Stiftung, die Zuhörer in seiner Laudatio auf eine imaginäre Reise mit. In einem Gedankenexperiment malte er aus, wie die Welt heute ohne die Entdeckungen Gerhard Ertls und seiner Vorgänger aussähe. Lesen Sie hier Auszüge aus seinem Vortrag.

pp / Quelle: "TU intern", 1/2010

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