Gene, Quanten, Chips

Wissenschaft und Technik 1989:

Das Jahr hält keine technischen Superlative parat, bringt aber beachtliche Erfolge technischer und naturwissenschaftlicher Grundlagenforschung und Entwicklungsansätze für künftige Technologien mit sich. Die wichtigsten Erkenntnisse betreffen die Quanten- und Festkörperphysik sowie die Gentechnik, die neben der Entwicklung neuer Verfahren zur Individuenidentifikation (»genetischer Fingerabdruck«) vor allem neue Wege der Pflanzenzucht beschreitet.

Wohl die sensationellste wissenschaftliche Meldung des Jahres, die am 23. März die Professoren Martin Fleischmann und Stanley Pons von der University of Utah (USA) auf einer Pressekonferenz machen, löst spontan weltweite Forschungsaktivitäten aus, lässt sich aber lediglich von einer einzigen weiteren US-Wissenschaftlergruppe in Provo und zudem nur teilweise verifizieren. Fleischmann und Pons behaupten, es sei ihnen gelungen, schweres Wasser – durch Palladium als Katalysator – bei Raumtemperatur dazu zu bewegen, dass die Kerne der Deuterium-Atome miteinander zu Helium-Atomen verschmelzen. Dieser Prozess würde mit einem Schlag die – seit vielen Jahren erfolglos unternommenen – Versuche, eine wirtschaftliche Möglichkeit der Kernfusion bei extrem hohen Temperaturen (mehrere Hundert Mio. Grad) zu finden, gegenstandslos machen und auf alle Zeiten die Energieprobleme der Menschheit lösen. Der Nachweis der definierten Reproduzierbarkeit der Experimente von Utah gelingt allerdings nicht.

Auf wissenschaftlich sicherem Boden bewegen sich Quantenphysiker des deutschen Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart. Hier gelingt einer Gruppe für »Quantenstruktur-Bauelemente« ein wichtiger Schritt von der theoretischen Quantenphysik zur »Quantentechnik«. In Silizium und anderen Halbleitern erzeugen die Wissenschaftler zweidimensionale Elektronengase mit Eigenschaften, die eine völlig neue Generation elektronischer Bauelemente erwarten lassen, allen voran extrem kleine und zugleich extrem schnelle elektronische Schalter.

Ebenfalls auf quantenphysikalischem Gebiet liegt eine Errungenschaft des Instituts für Quantenoptik in Garching: Herbert Walther benutzt Laserstrahlen zur Abkühlung von isolierten Ionen, die dann einen kristallähnlichen Ordnungszustand einnehmen. Der Übergang von der Ionenwolke zum Ionenkristall erlaubt die Konstruktion des bisher exaktesten Zeitnormals. Die Ionen-Uhr hat eine Abweichung von einer Sekunde in 30 Mrd. Jahren.

Mit superkleinen Dimensionen befasst sich seit 1986 ein Projekt der VW-Stiftung. Das Ergebnis ist das 1989 fertiggestellte höchstauflösende Elektronenmikroskop der Welt. Mit ihm lassen sich Strukturen im atomaren Bereich sichtbar machen. Einen Superlativ aus der instrumentellen Forschung kann das Heidelberger Max-Planck-Institut für Kernphysik für sich in Anspruch nehmen. Hier arbeitet der erste Schwerionen-Kühlerring (TSR) der Welt. Eingesetzt wird er für neuartige Experimente der Beschleuniger-, Atom-, Kern- und Plasmaphysik.