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Wissenschaftler, Erfinder, Nobelpreisträger

Fragen an Stefan Hell

Die Auszeichnung mit dem Nobelpreis ist die höchste Anerkennung für oft jahrzehntelange intensive und entbehrungsreiche Forschungsarbeit. Wie gestaltet sich der Weg zu einer am Ende doch erfolgreichen wissenschaftlichen Entdeckung? Wie verändert der Preis das Leben des Ausgezeichneten?

Wissenschaftler, Erfinder, Nobelpreisträger© Bernd Schuller; Max-Planck-Institut für biophysikalische ChemieDer Nobelpreisträger Stefan Hell spricht über seinen Werdegang in der Wissenschaft
Forschung & Lehre: Herr Professor Hell, herzlichen Glückwunsch zur Verleihung des Nobelpreises. Wie hat sich Ihr Leben nach der Nobelpreisverleihung bislang verändert?

Stefan Hell: Dankeschön...! Prinzipiell hat sich nicht viel verändert. Was deutlich zugenommen hat, ist das Interesse an meinem beruflichen Werdegang und an meiner Person. Und ich bekomme so ca. zwei bis drei Vortragseinladungen am Tag, und zwar von ernstzunehmenden Gastgebern mit guten Motiven. Die allermeisten muss ich natürlich enttäuschen oder vertrösten, was mir oft schwer fällt, da ich viele kenne und schätze. Wie mein Labor läuft, ist hingegen gleich geblieben. Das bedeutet aber auch, dass das Arbeitspensum nicht gerade abgenommen hat.

F&L: Während Ihrer Promotion reifte die Idee, die Grenzen des Lichtmikroskops zu sprengen, bisher in der Wissenschaft unvorstellbar. Wie kam es dazu?

Hell: Ich habe meine Doktorarbeit in Physik in den Räumen eines von meinem Doktorvater gegründeten Startup Unternehmens gemacht. Dieses Unternehmen entwickelte konfokale Lichtmikroskope u.a. für die Inspektion von Computerchips. Die Auflösung an sich war nicht das Thema meiner Doktorarbeit. Die schien ja fundamental begrenzt. Es ging vielmehr darum, auszuloten, was die 3D-Fähigkeit dieses Verfahrens für die Vermessung feiner Chipstrukturen bringen würde. Ich fand dieses Thema letztendlich doch zu technisch und von der Physik her nicht ausbaufähig genug. Lichtmikroskopie und Optik waren ja Themen der Physik des 19. Jahrhunderts. Daher fing ich an darüber nachzudenken, ob nicht doch noch ein wirklich interessantes Problem in der Lichtmikroskopie übrig wäre. Ich wollte an etwas Fundamentaleren arbeiten.

Irgendwann kam ich zum Schluss, dass man vielleicht doch die Auflösungsgrenze überwinden könnte. Meine Intuition sagte mir, dass im 20. Jahrhundert so viel Neues in der Physik entdeckt worden ist, da musste es doch zumindest ein physikalisches Phänomen geben, das sich für die Überwindung der Beugungsgrenze verwenden ließe. Ich war auch der Meinung, dass sich Physiker ganz generell von diesem scheinbar abgeschlossenen Thema abgewandt hatten. Man dachte ja, dass da nichts mehr zu machen wäre. Und auch das birgt Chancen.

F&L: Wie erklären Sie sich, dass Ihr Vorhaben in Deutschland zunächst von niemandem ernst genommen wurde?

Hell: Dafür gab es mehrere Gründe. Zum einen hatte es vor mir viele "falsche Propheten" gegeben, die Konzepte vorgeschlagen hatten, die am Ende nicht funktionierten. Einige davon waren glatt falsch. Aber es gab auch solche, die das Problem seriös angingen. Wenn man diese Konzepte aber analysierte, musste man feststellen, dass da physikalisch immer ein Haken war. Sie konnten in der Praxis nicht funktionieren. Es war also nicht ungehörig, auch meinen Ansatz als nicht praktikabel abzutun.

Hinzu kam, dass es Anfang der neunziger Jahre schon ein Konzept gab, die Beugungsgrenze zu überwinden, nämlich das sogenannte Nahfeldoptische Mikroskop. Dieses Mikroskop wich aber im Aussehen und in der Benutzung deutlich von herkömmlichen Lichtmikroskopen ab, denn es verwendete statt Linsen und Objektiven eine feine mechanische Spitze. Damals dachte man, dass das Nahfeldoptische Mikroskop ganz generell der Weg sei, die Lichtmikroskopie in neue Dimensionen zu führen. Mein Ansatz, mit herkömmlichen Objektiven zu arbeiten, war dazu konträr. Und er war ja schon immer ungangbar. Meine anfänglichen Schwierigkeiten, fachlich Fuß zu fassen, waren daher nicht unbedingt ein deutsches Problem. Auch international war man noch nicht reif für diese neue Sicht der Dinge. Eher ein deutsches Problem war, dass es damals in Deutschland noch keine Nachwuchsgruppen, Juniorprofessuren oder ähnliche Konzepte gab, junge Forscher an einer Idee selbstständig arbeiten zu lassen.

Man konnte damals bei der DFG auch nicht seine eigene Stelle beantragen. Die Situation hat sich mittlerweile deutlich gebessert. Ich ging letztendlich nach Finnland, weil es da ein, zwei Leute gab, die verstanden hatten, dass ich an einem interessanten Problem dran war. Und meine finnischen Laborgastgeber hatten natürlich auch Interesse daran, sich mit mir fachlich auszutauschen.

F&L: Warum haben Sie trotzdem weitergemacht und was hat Ihnen Zuversicht gegeben?

Hell: Ich habe genau überlegt, wo die Hürden bei der Umsetzung meiner Konzepte lagen. Dabei habe ich unterschieden zwischen physikalisch-konzeptionellen und technischen Hürden. Das erste Konzept war die STED-Mikroskopie, das ja sehr bekannt wurde. Ich hatte aber in meiner Zeit in Finnland 1993 bis 1996 mehrere Konzepte entworfen. Ich kam zum Schluss, dass das STED-Konzept und seine Derivate schlichtweg keinen physikalisch-konzeptionellen Fehler hatten. Die Herausforderungen, die sich bei der Entwicklung entgegenstellten, waren also primär "technisch". Aber technische Herausforderungen kann man durch stetige Entwicklung meistern. Konzeptionelle Probleme dagegen nicht.

Weil mein Ansatz keinen physikalischen Fehler hatte, musste er - im Gegensatz zu den Konzepten, die es vorher gab - am Ende Erfolg haben. Das gab mir die Zuversicht, stetig weiter zu machen. Es wurde später behauptet, es sei starrsinniges Festhalten an einer Idee gewesen. Das war es sicherlich nicht. Ich hatte einfach verstanden, dass es am Ende funktionieren wird.

F&L: Was war rückblickend das größte Hindernis, das es zu überwinden galt?

Hell: Am schwersten war es, zwei Probleme gleichzeitig lösen zu müssen. Das eine war das nicht einfache wissenschaftliche Problem an sich. Dazu kam dann das Problem, Geld für die benötigten Forschungsmittel und auch für das eigene Auskommen aufzutreiben. Diese Kombination aus Problemen stellte meinen Mut immer wieder auf die Probe, und ließ mich mitunter daran zweifeln, dass es in der Wissenschaft immer fair zuginge.

F&L: Aber auch Finnland war nur Durchgangsstation...

Hell: Ich war in Finnland kein Laborleiter im klassischen Sinne, sondern Stipendiat und später "Mitarbeiter" in einem Labor, in dem ich aber im großen Ganzen meinen wissenschaftlichen Interessen nachgehen durfte. Ich war 1993 froh, überhaupt in einem Labor untergekommen zu sein. In Deutschland hatte ich ja gar keine Aussichten. Weil ich aber auch in Finnland nicht antragsberechtigt war, wurde ab 1995 die Situation dort auch prekär. Im Jahre 1996 hatte ich meine Forschung größtenteils über die Erlöse eines privat angemeldeten Patents finanziert. Die damit erzielten Ergebnisse waren entscheidend dafür, dass ich Ende 1996 eine Nachwuchsgruppe am MPI für biophysikalische Chemie in Göttingen bekam.

F&L: Haben Sie ein Leben "neben" Ihrem Beruf?

Hell: Mein Leben ist tatsächlich mit viel Arbeit verbunden. Dennoch nehme ich mir Zeit für meine Familie, insbesondere für unsere vier Kinder, und auch für Sport. Beides ist mir sehr wichtig.

F&L: Sie waren auch als "freier" Erfinder tätig. Sehen Sie sich heute mehr als Erfinder oder als Wissenschaftler? Was bedeutet das für Sie?

Hell: Ich sehe mich schon als Wissenschaftler, denn ich hatte zunächst nur von Neugier getrieben eine wissenschaftliche Fragestellung gewählt, deren Ausgang ungewiss war. Kann man die beugungsbedingte Auflösungsgrenze im Lichtmikroskop überwinden oder nicht? Gibt es ein Naturphänomen, das das zulässt, oder nicht? Um die Frage zu beantworten, musste ich eine neue Sichtweise des Problems gewinnen und auch im Experiment überprüfen.

Das Ergebnis war nicht nur die Antwort, dass es geht, sondern auch die Erkenntnis, wie man es schafft, eng benachbarte Moleküle mit fokussiertem Licht im Bild zu trennen. Und zwar nicht, indem man versucht, Licht möglichst scharf zu bündeln - was ja aufgrund der Beugung nicht beliebig geht - sondern in dem man die Moleküle kurzfristig in verschiedene Zustände überführt. Dass dies wunderbar funktioniert, ist, wenn Sie so wollen, eine Entdeckung. Um diese Entdeckung erfolgreich in der Praxis umzusetzen, musste man aber auch Erfinder sein. Insofern ist auch ein Stück Erfindung dabei. Wie dem auch sei, es hat Spaß gemacht, diesen Weg zu gehen, und ich bin heute sehr froh und dankbar darüber, dass mir das Glück vergönnt war, auf etwas Wichtiges zu stoßen.

Aus Forschung & Lehre :: August 2015

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