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Instrumententwicklung in der Nanotechnologie am Beispiel des transmittierenden Röntgenmikroskops der Universitätssternwarte Göttingen
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Andreas Junk |
Einleitung (Auszug)
E-Book/PDF-Ausgabe in der Duncker & Humblot eLibrary
ISBN 978-3-86225-592-4
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Die Instrumente der Nanotechnologie genießen unter den Forschern der naturwissenschaftlichen Fachrichtungen ein besonders hohes Ansehen. Nanotechnologie ist die Hochtechnologie des ausgehenden 20. Jahrhunderts und die zurzeit existierenden Hoffnungen auf Lösungen der aktuell drängenden Probleme wie Umweltschutz, Energieverbrauch und Genetik sind an Fortschritte innerhalb dieses interdisziplinären Wissenschaftszweiges geknüpft. Dabei hat „die Nanotechnologie“ ein Eigenleben und eine Eigendarstellung entwickelt, die es Nichtwissenschaftlern möglich macht, an ihren Fortschritten vermeintlich teilhaben zu können und die sie für alle Menschen greifbar erscheinen lässt. Teile dieser Selbstdarstellungsmechanismen, die in besonderem Maße auf bildliche Darstellungen zurückgreifen, wurden erst kürzlich von Jochen Hennig in seiner Dissertation analysiert. Er kommt dabei unter anderem zu dem Ergebnis, dass der Gebrauch von Bildern, die explizit darauf ausgerichtet sind, an Alltagswissen anzuknüpfen, ein extrem wirksames Medium zur emotionalen Verknüpfung von Forschung und Nichtwissenschaftlern ist. Der Grund hierfür liegt in der Bildsprache, die neben der verbalen Kommunikation oder auch der Mathematik als „exakte Sprache der Naturwissenschaften“ als dritte Sprache zur Wissensvermittlung zur Verfügung steht. Die Bildsprache ist deswegen so wirkungsvoll, weil sich mit ihr Dinge (auf einer emotionalen Ebene) ausdrücken lassen, die mit den anderen beiden genannten Sprachen nicht zu erfassen sind.
Ein Instrument, das sich als Teil der Nanotechnologie versteht, muss also auch in der Lage sein, mit den von ihm generierten Bildern (ohne die es implizit gar nicht mehr geht) jedwede Person außerhalb seiner eigenen Fachgemeinschaft zu überzeugen. In den Augen der Fachphysiker ist erst die Anerkennung dieser Zugehörigkeit die Adelung, aus der der Wert des Instruments für die Wissenschaft hervorgeht. Dieser Kategorisierung kann ich in ihrer Allgemeinheit nicht zustimmen, denn sie ist eng verknüpft mit der Begrifflichkeit einer erfolgreichen oder gescheiterten Forschung. Dabei suggeriert allein der Wortgebrauch, dass nur die erfolgreiche Forschung einen Nutzen habe, doch nur ein sehr geringer Prozentsatz der Forschungsergebnisse, die täglich produziert werden, erfüllt diesen Anspruch an einen „wissenschaftlichen Wert“.
Die Erforschung von Misserfolgsgeschichten ist eine bereits seit längerer Zeit in der Wissenschaftsgeschichte vorhandene Strömung. Neben Fallstudien zu Einzelinstrumenten findet man, in einem weiteren Rahmen gefasst, auch Studien zu gar nicht erst durchgeführten und deswegen als gescheitert betrachteten Projekten zum Bau von Großforschungseinrichtungen. Dabei ist es wichtig, den soziologischen Charakter der Forschungen zu betonen, denn die Erfolgs- oder Misserfolgskriterien werden durch Personen oder Interessengemeinschaften definiert. Die Interpretation „Erfolg“ oder „Misserfolg“ ist demnach flexibel zu betrachten und nicht als absolute Bewertung zu verstehen. Es wäre zum Beispiel durchaus ein Erfolgskriterium, wenn ein nicht gebautes oder funktionsuntüchtiges Instrument dazu führte, dass sich die Wissenschaft auf der Basis des vermeintlichen Scheiterns neue Gedanken machte, die wiederum zu einem neuartigen, funktionsfähigen Instrument führen würden. Diese Art von Wendung ist in der vorliegenden Arbeit durchaus als Thema zu finden, denn die teilweise vorgenommene Adaption eines anderen Mikroskopkonzepts führte zur Definition des Arbeitsbereichs des „transmittierenden Röntgenmikroskops“ (ab hier nur noch als TXM („Transmission X-Ray Microscope“) bezeichnet).
Außerdem findet sich in der Misserfolgsgeschichte des TXM eine weitere aktuelle Facette der Forschung wieder: die Vorteile und Problematiken der Interdisziplinarität. In Bezug auf nanotechnologische Vorhaben muss man wenigstens zwei der Natur- oder ihrer Hilfswissenschaften miteinander kombinieren können, wobei sich aktuelle Forschungsvorhaben in der Nanotechnologie durch eine große Überlappung von Physik und Chemie auszeichnen.
Die Einzelaspekte der beteiligten Disziplinen müssen koordiniert und gewichtet werden, damit das Gesamtprojekt gelingen kann. Projekte im Bereich der Lebenswissenschaften sollten wegen der für die Auswertung erforderlichen Expertise bereits im Planungsstadium ein ausgeprägtes Interesse an biologischen Fragestellungen und am Rückgriff auf Erfahrungswerte erkennen lassen. Die baulichen Aspekte der Messinstrumente, die klassischerweise von Physikern und Ingenieuren abgedeckt werden können, sollten sich dem strategischen Ziel des Projektes anpassen. Diese Kommunikation im Hinblick auf die interdisziplinäre Ausrichtung findet sich in der Instrumententwicklung des TXM nicht wieder und trägt deshalb auch zur negativen Bewertung „Misserfolg“ bei.
Somit ist die Kernfrage dieser Arbeit die nach den Bedingungen des Misserfolgs, wobei ich im Verlauf der Arbeit vor allem auf die ständig wechselnden Anforderungen und auch die prinzipiell sichtbaren, aber dennoch von den Beteiligten unvorhergesehenen Probleme der Entwicklung eingehen möchte. Diese Arbeit befasst sich mit den Bemühungen, das TXM zu entwickeln, seinen Nutzen zu beweisen und es in den Status eines Hightech-Instruments oder, wie es ab 1985 in Analogie heißen musste, eines Nanoinstruments zu heben.
Der Mythos der Nanotechnologie und die hiermit verknüpften Heilserwartungen sind allerdings erst im Nachhinein entstanden und wurden so konstruiert, dass man auch einen großen Namen mit der Technologie an sich verbinden konnte. Die Behauptung jedoch, dass Richard Phillips Feynman der erste Nanotheoretiker gewesen sein soll, muss aufgrund meiner eigenen und auch parallel laufenden Forschung praktisch als widerlegt angesehen werden. Weder aus der historischen Perspektive der sechziger Jahre, als Nanotechnologie noch keine etablierte Kategorie war, noch aus der Perspektive der achtziger Jahre, als anlässlich der Nobelpreisverleihung für das Rastertunnelmikroskop die Rückverknüpfung begann, gibt es gute Argumente für eine über 25 Jahre geschlagene Brücke zwischen Feynmans vermeintlicher Vision und dem auch durch Zufälle entwickelten Rastertunnelmikroskop (Scanning Tunneling Microscope, STM).
Für den fachwissenschaftlichen Unterricht an Schule und Hochschule hat sich der replikatorische Ansatz als Zugang zur Entwicklungsgeschichte fachwissenschaftlicher Erkenntnis inzwischen bewährt. In der Arbeitsgruppe Didaktik und Geschichte der Physik an der Universität Oldenburg stellt dieses Modell inzwischen einen traditionellen Ansatz für historische Forschungsarbeiten dar, der sich zudem als außerordentlich flexibel bezüglich der Zielrichtung für Qualifikationsarbeiten erwiesen hat. So hat Heering in seiner Dissertation diesen Ansatz genutzt, um Erkenntnisse für didaktische Aspekte in der Hochschulausbildung herzuleiten. Frercks verfolgte ebenfalls diesen Weg, legte den Schwerpunkt aber auf die Charakterisierung von Forschungspraxis und Laborpraxis eines einzelnen Wissenschaftlers unter besonderer Berücksichtigung technikhistorischer Aspekte.
Die beiden vorgenannten Arbeiten nutzten die in Oldenburg entwickelte Replikationsmethode, um Zugang zum gewählten Thema zu erlangen. Dieser Zugang hat sich für die Wissenschaften des 18. und 19. Jahrhunderts als sehr erfolgreich erwiesen und eine stattliche Anzahl funktionstüchtiger Nachbauten hervorgebracht, mit denen nicht zuletzt die besonderen Erkenntnisse der einzelnen Wissenschaftler, die nicht schriftlich tradiert werden können (sogenanntes „tacit knowledge“), erarbeitet werden konnten. Im Rahmen einer Qualifikationsarbeit, die sich Themen des 20. Jahrhunderts widmet, ist dieser Ansatz unpraktikabel, da er die Reproduktion von Hightech erfordern würde.
Als alternativen Zugang für die Geschichte des 20. Jahrhunderts habe ich daher die im Bereich der Naturwissenschaften in Deutschland noch wenig erprobte, inzwischen aber wohlbekannte Oral History gewählt. Diese Form der zeitgenössischen Geschichtsforschung ist vor allem unter traditionell arbeitenden Historikern noch nicht voll anerkannt, was auch auf den Einsatz der Technik durch mangelhaft präparierte „Forscher“ zurückzuführen ist, die den Erkenntnisprozess mit dem Interview abschließen. Diesem Dilemma kann und muss mit historischen Arbeitsmethoden insbesondere in der Vor- und Nachbereitung des Interviews begegnet werden; im Falle moderner naturwissenschaftlicher Fragestellungen hat aber Søderqvist auf die nötige Fachqualifikation des historisch arbeitenden Forschers hingewiesen, der interdisziplinär arbeiten und sowohl historische als auch fachwissenschaftliche Kompetenz in sich vereinen können muss.
Die vorliegende Arbeit soll in diesen noch wenig erschlossenen Freiraum historischer Forschung stoßen und ähnlich wie das Oldenburger Replikationsmodell mittels der Oral History eine Art „inneren Zugang“ für ein instrumentgeschichtliches Thema der neuesten Geschichte erschließen.
1.1 Visionen für neue Technologien
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