Paul Niggli ist der Grund, warum wir einen Kristall betrachten und genau wissen können, wie seine Atome Schicht für Schicht in drei Dimensionen gestapelt sind. Ohne seine Arbeit wären die moderne Materialwissenschaft, das pharmazeutische Design und sogar unser Verständnis der Gesteinsbildung deutlich unklarer.
Vom Schweizer Schiefer zu mathematischen Mustern
Niggli arbeitete nicht immer mit Röntgengeräten. Er wurde 1888 in Zofingen in der Schweiz geboren und begann seine Karriere mit dem Studium von Schiefergesteinen. Diese frühe Arbeit war eine bahnbrechende Anwendung physikalisch-chemischer Prinzipien zur Stressmetamorphose. Er fand im Wesentlichen heraus, wie Hitze und Druck über Millionen von Jahren die chemische Zusammensetzung von Gesteinen veränderten.
Aber sein wahres Vermächtnis begann, als er diese geologische Intuition mit der Physik verband. Niggli erkannte, dass aus Röntgenbeugungsdaten systematisch die Raumgruppe eines Kristalls abgeleitet werden konnte.
Was ist eine Raumgruppe? Es ist eines von 230 möglichen dreidimensionalen Mustern, die beschreiben, wie Atome, Ionen oder Moleküle in einem Kristall angeordnet sind. Es ist eine mathematische Blaupause. Vor Niggli war es ein Chaos, diese Baupläne anhand von Röntgenrohdaten zu identifizieren. Er lieferte einen vollständigen Überblick über die Methoden, die es Wissenschaftlern ermöglichten, diese Raumgruppen zuverlässig zu bestimmen.
Warum sein Lehrbuch von 1920 das Fachgebiet veränderte
Nigglis Karriereweg war typisch für einen europäischen Spitzenwissenschaftler seiner Zeit. Er studierte an der Eidgenössischen Polytechnischen Schule und der Universität Zürich. 1915 hatte er einen Lehrstuhl an der Universität Leipzig inne und wechselte 1918 nach Tübingen. 1920 übernahm er den Lehrstuhl für Mineralogie und Petrologie zurück in Zürich, wo er bis zu seinem Tod 1953 blieb.
Sein 1920 erschienenes Buch „Lehrbuch der Mineralogie und Kristallchemie“ setzte einen neuen Maßstab. Es wurden nicht nur Fakten aufgelistet; es synthetisierte mathematische Kristallographie mit experimentellen Röntgentechniken. Diese Synthese bildet heute die Grundlage der Kristallstrukturanalyse.
Nigglis Werk eröffnete einen neuen Einblick in die Inhalte der modernen Mineralogie.
Dieser Satz aus seinem Nachruf untertreibt es. „Neue Aussicht“ ist höflich. Niggli gab Chemikern und Geologen eine Karte. Vor ihm hatte man Röntgenmuster und Mathematik, aber man wusste nicht unbedingt, wie man sie mit der physikalischen Struktur des Materials in Verbindung bringt.
Das Erbe moderner Labore
Wenn heute ein Forscher in einem pharmazeutischen Labor die Struktur eines neuen Medikamentenkandidaten bestimmt, verwendet er Methoden, die aus Nigglis Rahmenwerk abgeleitet sind. Die 230 Raumgruppen sind eine geschlossene Menge, eine endliche Liste von Möglichkeiten. Nigglis systematische Ableitungsmethoden ermöglichten es Wissenschaftlern, anhand seiner Beugungsdaten einzugrenzen, zu welchem dieser 230 Muster ein bestimmter Kristall gehört.
Dies ist wichtig, da die Raumgruppe bestimmt, wie sich das Material verhält. Es beeinflusst Löslichkeit, Härte, optische Eigenschaften und chemische Reaktivität. Bei der Arzneimittelentwicklung kann die richtige Kristallstruktur den Unterschied zwischen einem Arzneimittel, das wirkt, und einem, das nicht wirkt, ausmachen.
Niggli starb am 13. Januar 1953 in Zürich. Er war 64 Jahre alt. Aber die Methoden, die er skizzierte
