Kosta Fostiropoulos

The story of my brother-in-law's PhD time in the Berlin newspaper Der Tagesspiegel, by Roland Knauer:

Fußball aus Kohlenstoff

Aus Papier bastelte Kroto ein mögliches Modell des Moleküls mit 60 Kohlenstoffatomen. Am Ende hatte er ein Gebilde in seinen Händen, das aus 12 Fünfecken bestand, die mit 20 Sechsecken eine Art Kugel bildeten. Als er Mathematiker bat, dieses Gebilde näher anzuschauen, verrieten sie ihm den Trivialnamen dieser Struktur: „Wir wissen ja nicht, wie Sie zu diesem Ding sagen, aber wir nennen es einen Fußball!“

Die Forscher hatten damit eine völlig neue Form des Kohlenstoffs entdeckt. Jahre später, 1996, wurden sie dafür mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet. Zunächst hatte die Entdeckung der Wissenschaftler eher akademischen Wert, denn mit der Lasermethode ließen sich nur sehr wenige Moleküle der nach einem Architekten benannten „Buckminster-Fullerene“ herstellen. Es sollte noch einige Zeit vergehen, bis es gelang, auch größere Mengen von Fullerenen zu erzeugen. Das gelang schließlich in Heidelberg.

Niedriger Druck und niedrige Temperaturen simulierten die kosmischen Bedingungen, als dem Praktikanten Bernd Wagner im Herbst 1988 ein Missgeschick passierte und er versehentlich viel zu viel Helium in den Lichtbogen leitete. Obwohl der so entstandene hohe Druck von Weltraumbedingungen weit entfernt war, zog der Jungforscher das Experiment durch. Am Ende erhielt er kleine Mengen einer Substanz, die offenbar aus den seltsamen Kohlenstoff-Fußbällen bestand.

Das Praktikum von Wagner war längst beendet, als Konstantinos Fostiropoulos 1990 in seiner Doktorarbeit dieses schiefgelaufene Experiment wieder aufgriff. Viele Monate lang variierte er die Bedingungen, bis er immer größere Mengen der Substanz erzeugte. In seiner Experimentanordnung drückte dabei die Feder eines Kugelschreibers auf einen Stift aus Kohlenstoff, der im Lichtbogen verdampfte. Der aufsteigende blaue Dunst enthielt die Fullerene, die vier eng begrenzte Wellenlängenbereiche im infraroten Licht absorbierten.

Danach experimentierte der Forscher mit großen Grafitstäben, die 20 Zentimeter lang waren und entsprechend größere Fullerenmengen hergaben. Aber noch immer entstand ein Ruß, der im besten Fall zwölf Prozent Fullerene enthielt. Dann erhielt Fostiropoulos einen Tipp von einem Chemiker: Fullerene mit 60 Kohlenstoffatomen sollten bei ungefähr 500 Grad Celsius verdampfen. Der Doktorand stellte daraufhin seine Apparatur entsprechend ein – und der Dampf schlug sich in nennenswerten Mengen auf einem in der Nähe befindlichen Quarzkristall wieder nieder. Jetzt hatte Fostiropoulos tatsächlich reines Fulleren hergestellt. An einem Tag erhielt er damals bis zu einem Gramm der Substanz.

Seit dieser Entdeckung vor 20 Jahren arbeiten Wissenschaftler an möglichen Anwendungen der runden Moleküle. Sie kommen beispielsweise als Katalysator infrage oder als Schmiermittel. Auch die Herstellung künstlicher Diamanten aus den runden Kohlenstoffmolekülen wird erforscht.

Eine andere Anwendung verfolgt Konstantinos Fostiropoulos, der mittlerweile am Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie in Berlin forscht. Dort entwickelt der Wissenschaftler mithilfe der Fullerene Systeme, aus denen sogenannte organische Solarzellen gefertigt werden können.