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Physiker Hell hält Nobel Lecture in der Universität Stockholm

Weit weniger als 200 Nanometer Physiker Hell hält Nobel Lecture in der Universität Stockholm

Wenn die Nobel Lecture gehalten ist, ist auch der Weg zum Nobelpreis fast geschafft. Am Montag hat der Göttinger Physiker Stefan Hell vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in der Aula Magna der Universität Stockholm seine Vorlesung über die von ihm entwickelte STED-Mikroskopie gehalten. Hell erhält mit seinen Kollegen William E. Moerner und Eric Betzig aus den USA am Mittwoch den Nobelpreis für Chemie. Über die Nobelwoche in der schwedischen Hauptstadt berichtet bis Donnerstag täglich Angela Brünjes.

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Letzte Vorlesung vor der Preisverleihung: Stefan Hell spricht vor Studierenden und Wissenschaftlern in der Stockholmer Universität.

Quelle: dpa

„Und ich fand den Weg, um dunkle Moleküle mit Fluoreszenz sichtbar zu machen“, sagt Stefan Hell. Seine Nobel Lecture hat am Montagvormittag begonnen. Die 1200 Plätze der Aula Magna der Universität Stockholm sind fast alle belegt.

Studierende, Wissenschaftler und in den ersten Reihen Angehörige und Kollegen der drei Chemie-Nobelpreisträger: Der Göttinger Physiker Stefan Hell und seine Kollegen William E. Moerner und Eric Betzig aus den USA erklären ihre wissenschaftlichen Erkenntnisse, die am Mittwoch mit dem Nobelpreis ausgezeichnet werden.

Die drei Forscher haben Licht ins Dunkel gebracht: Ihre optischen Mikroskope unterschiedlicher Machart machen Moleküle im Inneren von Zellen sichtbar. Dafür hat das Nobelkomitee für Chemie ihnen den wichtigsten Preis für Wissenschaftler zugesprochen.

Der Blick darauf mit Lichtmikroskopen galt als unmöglich. Der 1873 von Ernst Abbe formulierte Lehrsatz schien unüberwindbar: Kleinste Teilchen sind weder sichtbar- noch zählbar, wenn sie sich näher kommen als 200 Nanometer. Hell entdeckte 1993 in Turku in einem Buch, das er in diesen Tagen dem Nobel Museum geschenkt hat, „eine Formel, die mich elektrisiert hat“. Es ging um die Stimulated Emission. Sie brachte Hell auf den Gedanken, nicht den Leitsatz von Abbe zu ändern, sondern die Sicht auf die Dinge zu ändern.

„Die Geschichte wird weitergehen“

Die von Hell entwickelte STED-Mikroskopie arbeitet mit Laserstrahlen und dem gezielten Ausschalten von Fluoreszenzfarbstoffen, um im noch fluoreszierendem Bereich Objekte erkennbar zu machen, die unter 200 Nanometer beieinander sind. Inzwischen ist die Technologie vorangeschritten: Aufnahmen von synaptischen Vesikeln, etwa 50 Nanometer winzige Bläschen mit Botenstoffen, zeigte Hell ebenso wie die Bewegungeen von neuronalen Verbindungen im Gehirn von Mäusen.

Auch in den Materialwissenschaften werde die STED-Mikroskopie eingesetzt. Dort, berichtete Hell, sei eine Auflösung von 2,4 Nanometern erreicht worden. Zum Abschluss seiner mit viel Applaus bedachten Vorlesung sagte er über die STED-Mikroskopie: „Die Geschichte wird weitergehen. Es hat gerade erst begonnen“.

Nach Hell berichtete Moerner (61), der an der Universität Stanford in Kalifornien forscht, über seine  Entwicklung der Einzelmolekül-Spektroskopie. Betzig (54) beschrieb in seinem Vortrag auch die Umwege, die ein Forscher oftmals zu gehen hat. Er unterbrach seine wissenschaftliche Laufbahn, um als Unternehmer zu arbeiten.

Stieg nach einer Pause von zehn Jahren wieder ein und ermöglichte mit dem Palm-Verfahren in der Fluoreszenzspektroskopie die Beobachtung von Zellstrukturen ab einer Größe von 20 Nanometern. Die drei Chemie-Nobelpreisträger 2014 haben unterschiedliche Wege, Verfahren und Technologien gewählt, um das Ziel zu erreichen, mit hochauflösender Mikroskopie Nano-Dimensionen  erforschen zu können. In der Aula Magna der Universität Stockholm erhob sich das Publikum am Ende der Lectures, als alle drei auf Bühne waren, und applaudierte lange.

Gesetz von 1873 widerlegt

Die grundlegende Formel für die STED-Mikrokopie unterscheidet sich durch einen Wurzelturm zu dem 1873 von Ernst Abbe formulierten Gesetz zur beugungsbegrenzten Auflösung im Lichtmikroskop. Stefan Hell widerlegte diesen Lehrsatz und veröffentlichte 2005 die neue Formel, nachdem er sie mit anderen Forschern experimentell nachgewiesen hatte.

Damit zeigten sie damals, dass sich selbst mit herkömmlichen Objekten und fokussiertem Licht, Auflösungen von bis zu 16 Nanometern erreichen lassen.

Nun ist die Formel im Nobel Museum in Stockholm zu finden. Stefan Hell hat, wie es alle Nobelpreisträger tun, die Unterseite eines Stuhles signiert und seinen Namen um die Formel ergänzt. Schlicht mit Stefan W. Hell hat er auf dem Stuhl und im Gästebuch unterschrieben.

Eine weitere Unterschrift des 51-jährigen Nobelpreisträgers für Chemie 2014 ist dort in einem Buch zu sehen, das er dem Museum geschenkt hat: Dr. Stefan Hell, 1991. Jeder Nobelpreisträger übergibt dem Nobelmuseum ein für seine Forschung wichtiges Utensil, das Teil der Ausstellung wird.

Whow-Effekt nun ein Objekt im Nobelmuseum

„Das Buch habe ich mit Dr. signiert, weil ich so stolz war, gerade promoviert worden zu sein“, erinnert er sich. Damals hatte Hell schon das 4Pi-Mikroskop entwickelt und „war davon überzeugt, dass noch mehr möglich ist“. Seine Idee, das Abbe-Limit zu knacken, ließ ihn nicht los. Das Buch „Die Quantentheorie des Lichts“ von dem britischen Physiker Rodney Loudon kaufte Hell, weil er der Meinung war, sein Ziel über einen Lehrsatz oder Gedanken der im frühen 20. Jahrhundert erfundenen Quantenoptik zu erreichen.

1993 ging Hell nach Turku (Finnland). Das Loudon-Buch reiste mit und wurde nochmals gelesen. Und diesmal entdeckte er, – in seiner Nobel Lecture sagte er, es sei an einem Sonnabend gewesen – schon auf Seite 20 das Kapitel über die stimulierte Emission.

„Damals ist mir durch den Kopf gegangen: whow, das könnte der Weg sein!“ So kam es dann auch. Und deshalb ist das Buch mit dem Whow-Effekt nun ein Objekt im Nobelmuseum. Übrigens hat es deutliche Gebrauchsspuren – bis Seite 21.

Himmelt gesanglich "Taylor the Latteboy" an: Linda Hovmark.

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