„Wo im See welche Steine liegen, sehen wir an den Wellen“

Mit seiner Arbeit in der Strukturaufklärung hat Dr. Helmar Görls die Chemie an der Universität Jena in den vergergangenen Jahrzehnten wesentlich begleitet und geprägt. In diesem Jahr geht der wohl bekannteste Mitarbeiter aus der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Matthias Westerhausen am Institut für Anorganische und Analytische Chemie in den Ruhestand.

Was er macht, erklärt Helmar Görls anhand eines Beispiels: „Stellen Sie sich vor, Sie laufen mit Ihrer Partnerin oder Ihrem Partner an einem See entlang. Er oder sie nimmt ein paar Steine, bittet Sie, die Augen zu schließen und wirft die Steine ins Wasser. Sie öffnen nun die Augen wieder und sehen die Wellen, die die Steine auf der Wasseroberfläche verursacht haben. Und nun sollen Sie versuchen, anhand der Wellenmuster zu sagen, wo genau im See welche Steine liegen. Das ist Grunde das, was ich mit der Röntgenbeugung mache. Anstatt eines Sees untersuche ich jedoch Kristalle, um herausfinden, wie die Atome der Moleküle darin angeordnet sind, aus denen der Kristall besteht. Und die Wellenmuster, die ich beobachte, werden durch Röntgenstrahlen erzeugt.“

Was einst Jahre brauchte, dauert nun eine Stunde

Wenn Röntgenstrahlen auf einen Kristall treffen, werden sie gebeugt. Es entsteht ein Muster aus Reflexen, aus denen sich die genaue dreidimensionale Struktur der chemischen Substanz ermitteln lässt, aus der der Kristall besteht. „Als ich 1984 meine erste Struktur bestimmt habe, habe ich dafür ein Jahr gebraucht“, erklärt Görls. „Das war alles Handarbeit. Die Reflexmuster wurden auf Röntgenfilmen aufgenommen und jeder einzelne Reflex von Hand in eine Lochkarte für den Computer getippt. Auf die Rechenlösung musste man über Nacht warten, teils wurde über die Osterfeiertage gerechnet. Die räumlichen Strukturen, die dabei ermittelt wurden, habe ich dann teilweise aus Plastikperlen, Isolierband und Stricknadeln millimetergenau als Modell gebaut.“ Was früher ein Jahr dauerte, braucht heute eine Stunde. Aus handgefertigten Modellen wurden Computerbildschirme, 3D-Brillen und 3D-Ausdrucke.

Wie bedeutend – und wie aufwändig – die Röntgenbeugung für die Wissenschaft ist, zeigte nicht zuletzt die Biochemikerin Dorothy C. Hodgkin im Jahr 1955, als sie mit dieser Methode die Struktur von Vitamin B12 ermittelte. Erst dadurch wurde es möglich, diese lebenswichtige Substanz genau zu erforschen – und sie schließlich künstlich herzustellen. Heute wird diese Methode weltweit genutzt, um die genaue Struktur von chemischen Verbindungen zu bestimmen, wie etwa die eines Enzyms, das das Corona-Virus SARS-CoV-2 benötigt, um sich zu vermehren.

„Dorothy Hodgkin brauchte 30 Leute und fünf Jahre um die Struktur von Vitamin B12 zu ermitteln. Sie erhielt 1964 den Chemienobelpreis dafür. Ich mache das heute an einem Vormittag“, sagt Görls schmunzelnd. Wie sehr sich die Technik entwickelt hat, versetzt ihn immer noch in Staunen. „So ein Gerät können Sie sich heute auf den Küchentisch stellen – natürlich entsprechend abgeschirmt.“

An fast eintausend Publikationen beteiligt

Wenn es gelingt, aus einer chemischen Substanz einen Kristall zu züchten, kann Helmar Görls deren Struktur ermitteln. Insgesamt 7.457 Strukturen hat er an der Universität Jena auf diese Weise bestimmt. Etwa 2.700 waren so interessant, dass sie veröffentlicht und in einer Datenbank hinterlegt wurden. Mehr als neunhundert Publikationen sind dabei entstanden, an denen er durch seine Arbeit an der Friedrich-Schiller-Universität mitgewirkt hat.

Dr. Helmar Görls an seinem Arbeitsplatz am Institut für Anorganische und Analytische Chemie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Der russische Teppich begleitet Dr. Görls seit mehr als 30 Jahren und war oft genug Anlass zum Gespräch und zum Schmunzeln. Oft verbrachte er als Wissenschaftler mehr Zeit auf Arbeit als zu Hause. Das Fahrrad und der Anhänger sind Tribute der bevorstehenden Pensionierung in diesem Jahr. Dr. Görls forscht weiter, beginnt aber mit dem Aussortieren seiner Ordner – nach 43 Jahren Tätigkeit an der Universität. Foto: Jens Meyer / Universität Jena

„Viele Chemikerinnen und Chemiker stellen sich meine Arbeit oft etwas zu einfach vor“, sagt er rückblickend. „Ich habe in einer Zeit begonnen, als die Strukturanalyse noch etwas ganz Besonderes war. Erst wenn alle anderen analytischen Methoden zur Strukturaufklärung ausgeschöpft waren, wurde eine Röntgenstrukturanalyse durchgeführt. Heute ist es oft umgekehrt. Insofern wünsche ich mir, dass speziell in der praktischen Ausbildung mehr Wert darauf gelegt wird, auch andere Messmethoden zu nutzen.“

Seit 40 Jahren der Universität verbunden

Mit Jena ist Helmar Görls seit mehr als 40 Jahren verbunden. Er studierte hier Chemie und nach seinem Diplom in Leipzig wurde er in Jena 1985 promoviert. Auf seine Messmethode spezialisierte er sich nach der Wiedervereinigung während eines Forschungsaufenthaltes am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung Mülheim, bevor er dann schließlich nach Jena zurückkehrte und dort seine wichtige Arbeit in der Strukturaufklärung begann.

Eines der beiden Röntgen-Diffraktometer, mit denen er arbeitet, brachte Görls von Mülheim mit nach Jena, als er hier den Bereich der Strukturanalyse aufbauen sollte. „Das Gerät wurde 1974 gebaut und es läuft bis heute“, erklärt er stolz. Neben dem sorgfältig gepflegten „Oldtimer“ hat Görls noch ein modernes Gerät, das mit einem KappaCCD-Flächenzähler ausgestattet ist. „Dieses Diffraktometer wurde in den letzten Jahren immer wieder auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Jetzt ist es allerdings technisch ausgereizt und in die Jahre gekommen. Mit einem Diffraktometer der neuesten Generation im Institut ließen sich etwa zum Vitamin B12 bereits nach fünf Minuten erste Strukturaussagen erhalten“, sagt Görls.

In der Jenaer Chemie ist Helmar Görls fast allen bekannt. Nicht nur in der Forschung, sondern auch in der Lehre, wo er seit dem Jahr 2000 Studierende im Grundpraktikum des ersten Semesters betreut. „Teilweise habe ich Antestate geführt – also eigentlich kurze Gespräche mit den Studierenden vor einem konkreten chemischen Trennungsgang – die dann drei bis vier Stunden dauerten“, erinnert sich Görls. „Die Studierenden müssen wirklich verstehen, was sie im Labor machen, denn sie arbeiten teils mit gefährlichen Substanzen. Das klappt nicht immer im Selbststudium, daher nehme ich mir dann auch die Zeit, das nötige Wissen zu vermitteln.“

Eigentlich beginnt der Ruhestand von Helmar Görls am 1. Juni. „Ich werde aber noch bis zum 30. September bleiben, um meine Nachfolge einzuarbeiten. Und natürlich bin ich auch danach noch gerne bereit, bei Fragen oder Problemen zu helfen.“ Dass er sich im Ruhestand nicht langweilen wird, da ist sich Helmar Görls als Großvater von neun Enkelkindern sicher.

Titelfoto: Jens Meyer / Universität Jena