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Nachrichten aus der Chemie: Herr Beller, nach vielen biochemisch und physikalisch-chemisch orientierten Nobelpreisen in den letzten Jahren gab es dieses Jahr endlich wieder einen synthetisch-orientierten Chemie-Nobelpreis. Freut Sie das?
Matthias Beller: Ja, natürlich! Wir forschen ja selbst auf diesem Gebiet, und daher habe ich eine ganz besondere Beziehung zu den ausgezeichneten Reaktionen. Nach meinem Wechsel aus der Industrie zurück in die akademische Forschung arbeitete ich zunächst als Professor für anorganische Chemie an der TU München, aber im Herzen bin ich doch organischer Chemiker geblieben. Ich höre oft, dass es bei organischen Reaktionen nichts Neues mehr zu entdecken gebe. Als Synthetiker erlebe ich aber das Gegenteil. Und die Kupplungsreaktionen sind ein schönes Beispiel dafür.
Nachrichten: Von ihrer persönlichen Freude jetzt mal abgesehen — finden Sie die Entscheidung richtig, die Kupplungsreaktionen mit dem Nobelpreis zu ehren?
Beller: Ja, denn gerade die palladiumkatalysierten C-C-Kupplungen haben die Herstellung von vielen biologisch aktiven Verbindungen verbessert, auch die von Produkten der chemischen Industrie und von Materialien für die Elektronikindustrie.
Nachrichten: Warum sind diese Kupplungsreaktionen so wichtig?
Beller: Die Strukturelemente, die wir mit diesen Methoden herstellen können, kommen außerordentlich häufig vor: 80 % aller bekannten Wirkstoffe haben aromatische oder heteroaromatische Strukturelemente. Außerdem erlauben diese Reaktionen eine effizientere Synthese als früher. Im Gegensatz zu den üblichen Reaktionen, um Aromaten zu funktionalisieren — Friedel-Crafts-Alkylierung und dann Folgechemie — benötigen die modernen Kupplungsreaktionen viel weniger Schritte. Es gibt zudem keine andere synthetische metallorganische Methode, die es in den letzten 20 Jahren so erfolgreich vom Milligramm-Maßstab in den akademischen Laboratorien hin zum Tonnen-Maßstab in der Industrie geschafft hat.


<h2>Richtig getippt</h2>
Nachrichten: Hat es die richtigen Kandidaten getroffen?
Beller: Ja, das denke ich. Eine Viertelstunde nach der offiziellen Presseverlautbarung hat mich Peter Gölitz von der Angewandten Chemie raten lassen, wer den Nobelpreis für Kupplungsreaktionen bekommen hat. Und da hab ich die drei Namen genannt, die tatsächlich ausgezeichnet worden sind: Heck, Negishi und Suzuki sind auf dem Gebiet für mich herausragend; sie haben das Feld über einen langen Zeitraum stärker beeinflusst als andere.
Nachrichten: Diese Reaktionen wurden in den 70er Jahren entwickelt, die Preisträger sind inzwischen etwa 80 Jahre alt. Warum hat es so lange bis zum Nobelpreis gedauert?
Beller: Die Kupplungschemie ist ein schönes Beispiel, wie Wissenschaft heute gelebt wird. Da gab es die Pioniere, die die ersten Schritte gemacht haben. Darauf aufbauend haben dann sehr viele diese aufgenommen und ähnliche oder verbesserte Reaktionen entwickelt. Es gibt ja auch die Kumada-Kupplung, die Sonogashira- und Stille-Kupplung. Ohne die Entwicklungen der vielen anderen Gruppen würde die Kupplungschemie heute nicht die Popularität haben, die sie hat. Deshalb war es für das Nobelpreiskomitee vermutlich schwierig, auszuwählen.
Nachrichten: Welche Kupplungsreaktion haben Sie in der Reihe der ausgezeichneten Reaktionen vermisst?
Beller: Man kann auch fragen: Was ist mit der Buchwald-Hartwig-Aminierung, einer der heute populärsten Kupplungsreaktionen, die C- und N-Atome effizient verknüpft? Aber das Nobelpreiskomitee hat ja ausdrücklich den Nobelpreis für C-C-Kupplungen vergeben, vielleicht haben sie sich da noch eine Hintertür offen gelassen.
Nachrichten: Heck, Negishi und Suzuki haben alle schon ihre eigene Namensreaktion. Ist das für einen Organiker nicht eine viel größere Ehre als der Nobelpreis?
Beller: Es ist für einen Chemiker schon etwas Besonderes, wenn eine Reaktion mit seinem Namen verknüpft wird. Aber das passiert ja nicht an einem Tag: Das ist etwas, das sich über einen längeren Zeitraum hinzieht. Ich glaube, der Nobelpreis ist eine Kategorie höher anzusiedeln, weil er über ein sehr stringentes Verfahren vergeben wird und er wirklich fundamentale Leistungen voraussetzt.


<h2>Hardcore-Chemie für Laien</h2>
Nachrichten: Bei der Berichterstattung über den Chemienobelpreis spürte man in vielen Medienberichten eine gewisse Ratlosigkeit. Warum ist es so schwer, der breiten Öffentlichkeit die Nobelpreiswürdigkeit einer Synthesemethode zu vermitteln?
Beller: Es ist immer ein Problem, wenn man versucht, spezifisch chemische Sachverhalte Nicht-Fachleuten näher zu bringen. Einem Nicht-Fachmann zu erläutern, wie wichtig die Verknüpfung bestimmter Atomgruppen ist — das ist schon schwierig. Die Öffentlichkeit möchte mit dem Nobelpreis immer etwas verbinden, was die Welt zukünftig rettet. Und da übertreiben die Medien des öfteren.
Nachrichten: Wie würden Sie vorgehen, um einem Nichtfachmann die Kupplungsreaktionen verständlich zu machen?
Beller: Wenn wir zum Beispiel eine Schulklasse im Institut zu Besuch haben, vergleiche ich unsere Arbeit gerne mit molekularem Lego. Ich versuche deutlich machen, dass wir als Chemiker unseren Studenten Techniken beibringen, wie man durch gezielte Verknüpfungen größere Strukturen baut, die dann die Eigenschaften der Materie bestimmen. Das funktioniert eigentlich immer sehr gut.
Nachrichten: Ist es dabei besonders wichtig hervorzuheben, dass man mit diesen Methoden Moleküle synthetisiert, die für unsere Gesellschaft wichtig sind, beispielsweise Medikamente, Pestizide oder Substanzen für LCD-Bildschirme?
Beller: Natürlich gibt es auch Moleküle, mit denen man in akademischen Laboratorien lediglich grundlegende Fragen studiert. Und das ist völlig in Ordnung. Wenn es aber eine Übertragung in die Anwendung gibt, ist das schon etwas Besonderes. Der Nobelpreis zeichnet meiner Ansicht nach schließlich Dinge aus, die dem Menschen zugute kommen.
Mit Matthias Beller sprach Nachrichten-Redakteurin Brigitte Osterath.


<h2>— — — Die Nobelpreisträger 2010</h2>
Der Chemie-Nobelpreis zeichnet dieses Jahr palladiumkatalysierte Kreuzkupplungen in der organischen Synthese aus. Das Nobelpreiskomitee würdigte damit eine der wichtigsten Methoden zur Knüpfung von C-C-Bindungen. Der Preis geht zu gleichen Teilen an Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki. Der US-Amerikaner Heck, Jahrgang 1931, forschte an der University of Delaware, USA, und lebt heute im Ruhestand auf den Philippinen. Der Japaner Negishi, Jahrgang 1935 arbeitet an der Purdue University, West Lafayette, USA. Suzuki, Jahrgang 1930, kommt ebenfalls aus Japan und ist Emeritus der Hokkaido Universität, Sapporo, Japan.
Den Physik-Nobelpreis erhielten Andre Geim, Jahrgang 1958, und Konstantin Novoselov, Jahrgang 1974, für ihre Experimente mit der neuen Kohlenstoffform Graphen. Beide forschen an der University of Manchester, Großbritannien.
Der Medizin-Nobelpreis ging an den Physiologen Robert G. Edwards, Jahrgang 1925, von der University of Cambridge in Großbritannien. Er entwickelte zusammen mit dem bereits verstorbenen Gynäkologen Patrick Steptoe die In-vitro-Fertilisation, eine Methode der künstlichen Befruchtung. Im Jahr 1978 kam das erste mit ihrer Methode in vitro gezeugte Baby zur Welt: Louise Joy Brown.

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Kuppler unter sich

Nachrichten aus der Chemie: Herr Beller, nach vielen biochemisch und physikalisch-chemisch orientierten Nobelpreisen in den letzten Jahren gab es dieses Jahr endlich wieder einen synthetisch-orientierten Chemie-Nobelpreis. Freut Sie das? Matthias Beller: Ja, natürlich! Wir forschen ja selbst auf...

Nachrichten aus der Chemie: Congratulations on your Nobel Prize, Mr. Geim!
Andre Geim: Thank you.
Nachrichten: Has winning the Nobel Prize changed your life plan?
Geim: Some people tend to stop doing research once they got a Nobel Prize. But I'm not that kind of guy. I'll go on working just like before. My work is my hobby.
Nachrichten: The world is toasting your success as the recoverer of graphene. How does that feel?
Geim: Well, recovery is a very large word. I'd say we were the first to discover how wonderful graphene is — that it was in fact worth discovering. A little research had been done in this area before, and a couple of people saw indications that graphene is possible, but it just went unnoticed. So our work just showed how pretty damn good that material is.
Nachrichten: But you were the first to synthesize graphene?
Geim: Correct. We made graphene in its isolated form. We discovered that it is possible to pull out a single atomic plane out of graphite. We are dealing with a new state of matter that is strictly two dimensional or one atom thick.
Nachrichten: What role does your co-laureate Konstantin Novoselov play? Have you two worked together for a long time?
Geim: Yes, we have been working together for the last 12 years. He came as a PhD student. I invited him to come to the Netherlands from Russia when I was working in Nijmegen. Now you can see how good he is! So the first thing I did when I left the Netherlands and went to Manchester was to invite him there as a post-doctoral researcher. Konstantin is one of about five colleagues I am really happy to spend my working hours with.


<h2>Early days</h2>
Nachrichten: How did everything start? Why were you so interested in graphene?
Geim: I have had the idea of creating a very thin material for a long time. The basic idea was to have a monolayer of something on top of something else. You make a thin film of one material on top of another and then chemically etch away the substrate. So we were trying to push it to a single layer of graphite or something else. But it didn't work.
Nachrichten: So you tried the other way around?
Geim: Yes. We thought, okay, if we can't remove the substrate chemically, let's try to split graphite into thinner and thinner slices. Unlike people before we didn't stop at very thin slices, we just went on and on until we finally got it down to a single layer. Well, we did have a bit of luck, using a very crude force approach called Scotch tape. That means you take a piece of graphite and split it in two, then split it in two again and so on — until you get a single layer. It came as a surprise for us as well that you can in fact get a material of single-atom thickness without destroying it. But graphene turned out to be stable.
Nachrichten: How did you know the new substance really was just a single layer?
Geim: Initially, that wasn't so easy to prove. We had to use techniques like atomic force microscopy or transmission electron microscopy. Now, once we used all these techniques, once we know how graphene should look like, we can just look into the optic microscope and say, ”That's a single layer. . . that's a double layer“ and so on. The material is visible to the naked eye and we know that it absorbs a certain proportion of light. So its opacity or light-transparency alone show us how many layers there are.


<h2>Graphene's best properties</h2>
Nachrichten: What does graphene look like to the naked eye?
Geim: It looks very, very lightly grey. So it's not completely transparent but just this very pale grey.
Nachrichten: What is so special about the material?
Geim: Graphene deserves many superlatives: the most, the best and so on. It is the thinnest material you can imagine, but it is also the strongest per weight material — stronger than diamond. It also has the most stretchable crystals. Well, rubber stretches nicely, but try to stretch any crystal — you know it's going to break. Graphene can be stretched by twenty percent. It's also the stiffest known material. And its thermal conductivity, again, outperforms even diamond. At room temperature, it can conduct electricity a million times better than copper. Electrons propagate quicker in graphene than in any other material. At the same time it's the most impermeable material, even if it is only one atom thick. Not even helium or hydrogen will pass through graphene.
Nachrichten: Which of graphene's properties do you find most fascinating?
Geim: Its extraordinary electronic properties. Charge carriers move through this material with hardly any scattering — they can move a thousand inter-atomic distances without being scattered. It is really amazing! No one could have predicted this.
Nachrichten: What is the biggest achievement made in regard to graphene in the six years since you first produced it?
Geim: It has given us a huge playground for understanding the world around us. We are incredibly lucky to have this sort of system which lets us study a range of phenomena we've never studied before. With graphene we can study certain theoretical phenomena that were predicted 50, 70 or 80 years ago in the early stages of quantum mechanics but which have never been demonstrated.


<h2>Wait and see</h2>
Nachrichten: Rumour has it that graphene is the silicon of the future. What do you think?
Geim: That is a speculation! We know graphene is good but we don't have enough knowledge even to assess whether graphene could compete with silicon. In principle of course, anything is possible. Many are enthusiastic, other are pessimistic. Graphene promises a lot. But I reserve judgement, because I don't know enough about it yet to say if it could be a new silicon.
Nachrichten: People talk about a lot of applications for graphene. What is already possible?
Geim: We know that ultra-fast transistors are possible, individual extremely fast transistors. This has already been demonstrated in the lab. These transistors are certainly cheap and easy enough to manufacture. They will extent the range of frequencies into the terahertz gap. Moreover, one giant electronic company recently demonstrated wafers 30 inches in diameter — 75 centimetres. We are not sure what they mean to do with these wafers — I am sure they won't be making transistors, propably flexible touch screens I'd guess. Or maybe rollable light-emitting diodes for illuminating walls.
Nachrichten: Are these applications coming in the near or far future, would you say?
Geim: We are very lucky to be looking at real commercial products already, after only six years. Usually it takes a much longer time from fundamental research to the market. In five years we will certainly have some applications but we don't know how far-reaching they may be. I'll only know for certain when I see the products on the shelf in the supermarket.


<h2>More to come</h2>
Nachrichten: What is the biggest challenge still facing graphene? 
Geim: We now know that graphene can be produced on a mass scale, in giant centimetre-size wafers. Actually, the challenge is to think how this material might be used. Right now, people are saying, hey: this material is good for this, it's great for that. There are probably hundreds of possible applications. And yes, graphene is good. But is it good enough? And if it's good enough can it compete with existing applications? It's a long way from saying this material may be better than another and actually making its way to the mass markets.
Nachrichten: What are the next steps for your lab?
Geim: We will go on studying graphene, because year after year it brings surprises. This material is still terra incognita, as the Romans would say. But I am also thinking about leaving the graphene area for something less crowded. I am trying to find a sub-area. What interests us is the entire field of single- atom-thick crystals.
Mit Nobelpreisträger Andre Geim sprach Nachrichten-Redakteurin Brigitte Osterath.

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