Der Professor mit dem Kofferlaser

Detlef Günther hat an der ETH Zürich ein Hightechverfahren für die Stoffanalyse entwickelt. Aber wie einem Laien erklären, was er tut?

Seine Methode ist auf der ganzen Welt gefragt: Detlef Günther. Foto: Sabina Bobst

Seine Methode ist auf der ganzen Welt gefragt: Detlef Günther. Foto: Sabina Bobst

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An Abkürzungen haben wir uns inzwischen gewöhnt. Auch an solche, die wir nicht verstehen, sie sind die Codes der Moderne. Der deutsche Professor Detlef Günther gilt weltweit als führend im Bereich der Laserablation ICP-MS. Das wird man als Laie auf Anhieb nicht gleich verstehen. Auch das Büro HG F 57 des Vizepräsidenten für Forschung und Wirtschaftsbeziehungen an der ETH Zürich lässt sich im historisch gewachsenen Hauptgebäude nur mit pfadfinderischem Gespür finden. Günther ist ausserdem Departementsleiter Chemie und Angewandte Biowissenschaften mit einem kleinen Büro auf dem Hönggerberg.

«Detlef Günther, können Sie Ihrer Familie noch erklären, was Sie tun?» «Ja», sagt der Professor, die Ärmel an diesem heissen Sommertag hochgekrempelt, «ich stand das erste Mal vor dieser Aufgabe, als mir meine Grossmutter Mitte der Neunzigerjahre nach Neufundland schrieb und mich fragte, warum ich so weit weg sei.» Der Sohn eines Tierarztes war damals als Post-Graduate bei zwei führenden kanadischen Professoren an der Memorial University in St. John’s tätig, 4500 Kilometer von seinem Heimatort Köthen bei Halle entfernt. Was sie dort taten – Gesteine auf ihre Zusammensetzung untersuchen –, interessierte auch den führenden Zürcher Geologieprofessor Christoph Heinrich, und so setzte dieser alles daran, Günther an die ETH zu holen. Das gelang 1995, und seither hat Günther die Analysemethodik in Zürich perfektioniert.

Gerade die schönsten Objekte bringt man oft nicht ins Labor.

Seit dem Brief an die Grossmutter gewohnt, Laien zu erklären, was er tut, verwendet er Bilder und Vergleiche. Was er mache, sei mit dem Mandarinenspritzer über der Kerze zu vergleichen, bei dem sich die Flamme färbt. Der Unterschied: Zuvor beschiessen sie die Materialien mit einem hochenergetischen Laserstrahl. Die Kunst besteht darin, die durch den Beschuss freigesetzten Elemente quantitativ zu bestimmen. Dafür werden die durch den Laserstrahl freigesetzten kleinen Partikel in ein Plasma transportiert, wo sie verdampfen und dann ionisieren. Danach wird das ionisierte Gas in ein Massenspektrometer eingesogen und analysiert: «Für Flüssigkeiten ist das ein weitverbreitetes Verfahren, um zum Beispiel den Gehalt von Spurenelementen im Mineralwasser zu bestimmen.»

Labor «Tourenrad» und «Mountainbike»

Bei der Analyse von festen Stoffen stellen sich ein paar Probleme mehr als beim Mineralwasser. Viele Materialien, etwa Diamanten oder Farbedelsteine, dürfen nicht grossflächig beschädigt werden, deshalb stehen nur sehr geringe Probenmengen zur Verfügung. Während die Mineralien im Wasser in Konzentrationen von Milligramm pro Liter gemessen werden können, messen Günther und sein Team die Spurenelemente aus Proben von wenigen Hundertstelmillimetern.

Im «Rennrad»-Labor kann man Elemente bis in den Bereich von 0,000000000000001 Gramm analysieren.

Um hier noch etwas zu sehen, braucht es erstklassige Mikroskope. Günthers Team hat sie auf dem Hönggerberg in verschiedenen Laboratorien in verschiedenen Preisklassen zur Verfügung: ein Labor «Tourenrad», wie er es nennt, zur Grundlagenentwicklung und zum Gerätebau, ein «Mountainbike» für Routineanwendungen und ein «Rennrad», das einen Reinraum für Analysen in höchster Reinheit bietet. Im «Rennrad»-Labor kann man bei geringsten Proben Elemente bis in den Bereich von 0,000000000000001 Gramm analysieren. Entscheidend ist laut Günther, dass das Probenmaterial vom Abtrag durch den Laser bis zur Bestimmung in seiner Zusammensetzung nicht verändert wird. Nur dann lassen sich die Elemente richtig quantifizieren – schliesslich kommt man bei jeder Probe auf ein Bild von Spurenelementen, das so individuell ist wie ein Fingerabdruck.

Gerade die schönsten Objekte lassen sich oft nicht ins Labor transportieren, da immobil, zu schwer oder zu wertvoll. Deshalb entwickelte der Forscher mit einem Doktoranden einen transportablen Laser im Koffer, um die Proben vor Ort zu entnehmen. «Ich sagte meinem Doktoranden, dass er zum weitgereistesten Mitarbeiter werden wird, wenn er einen portablen Laser entwickelt.» Günther gehört selber zu den Weitgereistesten, wenn der Duden diese Steigerung denn vorsieht. Er dokumentiert seine Reiselust mit je drei Ringen an beiden Händen, fünf aus je einer anderen Weltregion, die ihn beeindruckte. Reisen fasziniert ihn bis heute – das hat auch damit zu tun, dass er als DDR-Bürger bis 1989 nur sehr begrenzt reisen durfte.

Mitfahrzentrale für Forscher

Inzwischen ist seine Methode auf der ganzen Welt gefragt. Der Professor vergleicht die Forschergemeinschaft mit einer Mitfahrzentrale: «Viele wollen von Berlin nach München fahren, und wir haben ein gutes Auto.» Es besteht aus Massenspektrometern für die hochempfindliche Laserablation im Labor und einem flugzeugtauglichen portablen Laser mit Diafragmapumpe zur Sammlung der Proben. Deshalb kommen viele Forschergruppen zu ihm, um Materialien zu analysieren, die man früher nicht in dieser Form analysieren konnte: Farbedelsteine etwa, Rubine und Smaragde. Da kann er mit der Analyse einer unsichtbaren Probenmenge sagen, ob der Stein echt ist und woher er kommt, bis zur Bestimmung von Tal und Mine. Ähnliches gilt für die Analyse von Kupferschwertern, Werkzeugen aus dem Neolithikum, Wassereinschlüssen in Mineralien, Gipskristallen und vielem anderem mehr. Detlef Günther hat ein paar Kostproben in seinem Büro dort stehen, wo andere Bücher lagern – leuchtende Wunder der Natur in allen Formen und Farben. «Sie bieten oft gute Gesprächseinstiege mit Besuchern hier im Hauptgebäude», sagt er, «es ist ja nicht jeder extrovertiert, der in mein Büro kommt.»

Günther hat auch mittels Sedimentproben aufs Jahr genau festgestellt, wann der Zürichsee sauber wurde. Er hat zusammen mit dem Mikrobiologen Bernd Bodenmüller von der Universität Zürich ein Verfahren entwickelt, mit dem sich histologische Proben bei Verdacht auf Brustkrebs präziser bestimmen lassen, als dies bisher möglich war. Günthers Team hat in Moskau den Eberswalder Goldschatz aus dem neunten vorchristlichen Jahrhundert mit seinem transportablen Laser untersuchen können. Es ist bis heute ein Streitfall, aber zur Politik will er sich nicht äussern.

Übrigens: ICP-MS heisst «induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie». Detlef Günther hat diese Analysenmethode 1995 seiner Grossmutter in einem langen Brief erklärt. Sie schrieb zurück, sie verstehe jetzt, was er mache, aber sie verstehe nicht, warum er dafür so weit hätte wegreisen müssen. Inzwischen hat er sich der alten Heimat schon um 4000 Kilometer angenähert. Ganz in die Heimat zurückkehren will Günther aber nicht mehr. «Ich fühle mich der Schweiz sehr verbunden, seit ich vor 20 Jahren Mitglied im Männerchor von Leimbach geworden bin.»

Man darf sich hier über den Männerchor hinaus über diesen Einwanderer freuen: Die Schweiz stellt dank ihm wieder «Autos» her, und erst noch ganz spezielle Hightechvehikel für die Mitfahrzentrale der internationalen Materialforscher.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 01.09.2016, 15:35 Uhr

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