Robert Curl: Der Spektroskopiker, der einen Fußball aus Kohlenstoff fand

Robert Curl verbrachte den größten Teil seiner Karriere damit, den Schwingungen instabiler Moleküle durch Mikrowellen- und Infrarotspektroskopie zuzuhören – eine Arbeit, von der nur wenige außerhalb der Chemieabteilungen je gehört haben. Dann, in elf Tagen im September 1985, lieferten ihm ein geliehenes Lasergerät und ein abweichender Peak auf einem Massenspektrographen ein Molekül, das so symmetrisch war, dass es eher entworfen als entdeckt schien – und elf Jahre später einen Nobelpreis. Der Junge, der einst mit einem Fläschchen Salpetersäure aus einem Chemiekasten den Porzellanherd seiner Mutter ruinierte, schrieb am Ende neu, was Kohlenstoff sein konnte.

Ein Predigersohn mit Chemiekasten

Curl wurde am 23. August 1933 in Alice, Texas, geboren, als Sohn eines methodistischen Pfarrers, dessen Missionsstationen die Familie durch den Süden und Südwesten von Texas ziehen ließen. Ein Chemiekasten, den er mit neun Jahren erhielt, gab seinem Leben eine Richtung, trotz des häuslichen Schadens, den er verursachte. Er absolvierte die High School an der Thomas Jefferson High in San Antonio und entschied sich für das Rice Institute für sein Studium – angezogen, wie er selbst sagte, ebenso sehr durch das kostenlose Studium und das Footballteam wie durch die Chemieabteilung. Er erwarb dort 1954 seinen Bachelor-Abschluss, ging dann für einen Doktortitel zu Kenneth Pitzer nach Berkeley, wo er die Infrarotspektroskopie der Bindungswinkel von Disiloxan studierte, bevor er ein Postdoktorat bei E. B. Wilson in Harvard absolvierte, wo er die Rotationsbarrieren von Molekülen mittels Mikrowellenspektroskopie untersuchte. 1958 kehrte er als junges Fakultätsmitglied nach Rice zurück, erbte die Ausrüstung und die Doktoranden eines scheidenden Professors und blieb dort für den Rest seines Arbeitslebens.

Jahrzehnte im Dickicht der Spektroskopie

Fast drei Jahrzehnte lang konzentrierte sich Curls Laborarbeit auf die Mikrowellen- und Infrarotspektroskopie freier Radikale und kleiner, instabiler Spezies wie Chlordioxid – präzise, technische, wenig glamouröse Wissenschaft, die darauf abzielte, die molekulare Struktur durch die feinen und hyperfeinen Details der Lichtabsorption und -emission von Molekülen zu verstehen. Es war anspruchsvolle Instrumentierungsarbeit, die einen Wissenschaftler darauf trainiert, zu bemerken, wenn sich ein Signal nicht so verhält, wie die Theorie es vorhersagt. Diese Angewohnheit der Aufmerksamkeit sollte wichtiger werden, als irgendjemand hätte ahnen können.

Elf Tage, die eine neue Form von Kohlenstoff fanden

Im September 1985 kam der britische Chemiker Harold Kroto nach Rice, um das Laservaporisationsgerät auszuleihen, das Curls Kollege Richard Smalley gebaut hatte, um Halbleitercluster zu untersuchen, in der Hoffnung, die kohlenstoffreichen Bedingungen eines roten Riesensterns nachzubilden und lange Kohlenstoffketten zu erzeugen. Curl schloss sich dem Unterfangen an und arbeitete an der Seite von Kroto, Smalley und den Doktoranden James Heath und Sean O'Brien. Durch die Vaporisation von Graphit mit einem intensiven Laserpuls erhielt das Team seine Kohlenstoffketten – aber das Massenspektrometer zeigte auch etwas Unerwartetes: einen überwältigend dominanten Peak, der einem Cluster von exakt sechzig Kohlenstoffatomen entsprach, mit einem kleineren Schwesterpeak bei siebzig. Eine einzelne Zahl, die so inert und so prominent war, deutete auf einen geschlossenen, symmetrischen, chemisch stabilen Käfig statt auf eine offene Kette hin. In den folgenden elf Tagen fand die Gruppe heraus, dass die einzige Geometrie, die mit den Daten konsensfähig war, eine fußballförmige Anordnung aus Sechsecken und Fünfecken war – dasselbe Muster, das der Architekt Buckminster Fuller für seine geodätischen Kuppeln verwendet hatte. Sie nannten das Molekül Buckminsterfulleren. Curls spezifischer Beitrag bestand in der Optimierung der Kohlenstoffdampfbedingungen, die das Signal so sauber machten, und in der Spektralanalyse, die half, die Struktur festzulegen. Die Entdeckung eröffnete einen völlig neuen Zweig der Kohlenstoffchemie – Fullerene, später gefolgt von Kohlenstoffnanoröhren – und 1996 teilte sich Curl den Nobelpreis für Chemie mit Kroto und Smalley „für ihre Entdeckung der Fullerene“.

Nach dem Preis

Curl äußerte sich unverblümt dazu, was er als Nächstes tat: Wie er sagte: „Nachdem man einen Nobelpreis gewonnen hat, kann man entweder ein wissenschaftlicher Pontifikator werden oder eine Idee für eine neue Wissenschaft verfolgen.“ Er entschied sich für Letzteres und richtete sein Labor auf DNA-Genotypisierungs- und Sequenzierungsinstrumente und später auf photoakustische Spurengassensoren aus, die um Quantenkaskadenlaser herum gebaut wurden – angewandte, instrumentenbauende Wissenschaft ganz im Geiste seiner spektroskopischen Ausbildung. Er diente auch als erster Master des Lovett College in Rice und übernahm die Art von institutioneller Mentorenrolle, die Nobelpreisträger oft ausfüllen sollen. Als der Präsident von Rice nach der Nobelpreisankündigung fragte, was er wolle, war Curls Bitte charakteristisch bescheiden: ein Fahrradständer näher an seinem Büro und Labor, da er täglich mit dem Fahrrad zur Arbeit fuhr. Er ging 2008 im Alter von 74 Jahren als emeritierter Professor in den Ruhestand, nachdem er in die National Academy of Sciences und die American Academy of Arts and Sciences gewählt worden war und Auszeichnungen erhalten hatte, darunter den Alexander von Humboldt-Forschungspreis für Seniorwissenschaftler aus den USA und die Centenary Medal der Royal Society of Chemistry.

Ein Privatleben, das auf Routine aufbaut

Curl heiratete 1955 Jonel Whipple, und die beiden zogen gemeinsam zwei Kinder groß, während einer Ehe, die fast sieben Jahrzehnte dauerte. Kollegen erinnerten sich weniger an große Ankündigungen als an beständige Gewohnheiten – der tägliche Pendelweg mit dem Fahrrad, ein wöchentliches Bridge-Spiel mit der „Bridge Brigade“ von Rice – dieselbe Neigung zu geduldiger, wiederholter Aufmerksamkeit, die ihm im Spektroskopielabor dreißig Jahre lang gedient hatte, bevor jemals Fullerene auf einem Bildschirm erschienen.

Warum Robert ein Genie genannt wird

Curls Nobelpreis war nicht für einen Geistesblitz theoretischer Brillanz, sondern für etwas Engeres und auf seine Weise Schwerer zu Täuschendes: die trainierte Wahrnehmungsfähigkeit zu erkennen, dass ein unerwarteter Peak auf einem Massenspektrographen etwas bedeutete, das das gesamte Feld übersehen hatte. Das ist eine Form der Experten-Mustererkennung, die über Jahrzehnte unglamouröser spektroskopischer Grundlagenarbeit aufgebaut wurde, keine inspirierte Vermutung – Curl selbst schrieb den elftägigen Sprint zu einer Struktur einer echten Teamleistung mit Kroto, Smalley, Heath und O'Brien zu, und die Formulierung des Nobelkomitees selbst war kollektiv und würdigte „ihre Entdeckung“ anstelle einer einzelnen Einsicht. Das ehrliche Gegenargument ist es wert, klar ausgesprochen zu werden: Buckminsterfulleren war laut Aussage jedes Teilnehmers ein zufälliger Fund aus einem Experiment, das auf etwas ganz anderes abzielte, und Curl war einer von drei gleichberechtigten Nobelpreisträgern anstatt ein einsamer Visionär. Was ihm das Etikett einbringt, ist weniger romantisch, als „Genie“ normalerweise impliziert – eine karrierelange Disziplin instrumenteller Präzision, die es ihm ermöglichte, in Echtzeit zu sehen, dass eine Anomalie in den Daten eine neue Form von Materie war und kein Rauschen.

Vermächtnis

Buckminsterfulleren startete den nanotechnologischen Bereich der Kohlenstoffmaterialien, von der Fulleren-Chemie bis zu Kohlenstoffnanoröhren, und die Auszeichnung als National Historic Chemical Landmark in Rice markiert den Ort, an dem dies geschah. Curl starb am 3. Juli 2022 in Houston im Alter von 88 Jahren. Man erinnert sich an ihn weniger als prominenter Wissenschaftler, sondern als arbeitender Spektroskopiker, der zufällig mit dem richtigen Instrument und dem richtigen Blick für eine Anomalie im Raum war, als Kohlenstoff eine Form enthüllte, die ihm zuvor niemand zugeschrieben hatte.