Sir Harold Kroto gehört zu den Entdeckern einer neuen Form des Kohlenstoffs. Zusammen mit Richard Smalley und Robert Curl sowie deren Studenten an der Rice University in Houston fand der britische Chemiker 1985 ein Molekül aus genau 60 Kohlenstoffatomen, die wie die Flicken eines Fußballs angeordnet sind. Bis dahin kannte man Kohlenstoff in reiner Form vor allem als Diamant und als Graphit. Die neue Molekülfamilie wurde nach dem Architekten Richard Buckminster Fuller, der ähnlich aufgebaute Kuppeln entworfen hatte, Fullerene genannt. 1996 erhielten Kroto, Curl und Smalley gemeinsam den Nobelpreis für Chemie. Kroto war darüber hinaus ein leidenschaftlicher Vermittler von Wissenschaft, der sich bis zu seinem Tod für Bildung und kritisches Denken einsetzte.
Herkunft und Ausbildung
Harold Walter Kroto wurde am 7. Oktober 1939 in Wisbech in der englischen Grafschaft Cambridgeshire geboren. Seine Eltern stammten aus Berlin und waren in den 1930er-Jahren nach Großbritannien geflohen; sein Vater hatte jüdische Wurzeln. Der Familienname lautete ursprünglich Krotoschiner und wurde 1955 verkürzt. Kroto wuchs in Bolton bei Manchester auf, wo sein Vater eine kleine Fabrik für Luftballons betrieb. An der Bolton School begeisterte er sich für Chemie, Physik und Mathematik, aber auch für Kunst und Grafikdesign, eine Leidenschaft, die ihn sein Leben lang begleitete.
Kroto studierte Chemie an der University of Sheffield und promovierte dort 1964 in Molekülspektroskopie. Er untersuchte, wie Moleküle Licht aufnehmen und abgeben, und was sich daraus über ihren Aufbau lernen lässt. Nach Forschungsaufenthalten beim National Research Council in Ottawa in Kanada und bei den Bell Laboratories in den USA ging er 1967 an die neu gegründete University of Sussex in Brighton. Dort blieb er fast vier Jahrzehnte und wurde 1985 Professor.
Kohlenstoffketten im Weltall
In den 1970er-Jahren interessierte sich Kroto für ungewöhnliche Moleküle aus langen Kohlenstoffketten. Seine Arbeitsgruppe in Sussex stellte solche Ketten im Labor her und vermaß ihre Spektren. Gemeinsam mit Radioastronomen in Kanada suchte er anschließend nach den entsprechenden Signalen im Weltraum. Tatsächlich fanden sie in Gaswolken zwischen den Sternen Moleküle mit langen Kohlenstoffketten. Kroto vermutete, dass solche Moleküle in der Hülle von alten, kohlenstoffreichen Riesensternen entstehen, und fragte sich, wie man diese Bedingungen im Labor nachstellen könnte.
Elf Tage in Houston
Die Antwort fand er in Texas. An der Rice University hatte Richard Smalley eine Apparatur gebaut, mit der sich Stoffe durch einen starken Laserstrahl verdampfen ließen. Die entstehenden Atome kühlen in einem Strom aus Heliumgas ab und lagern sich zu kleinen Gruppen zusammen, sogenannten Clustern, deren Masse anschließend gemessen wird. Robert Curl, ein Kollege Smalleys, hatte Kroto auf die Anlage aufmerksam gemacht. Kroto schlug vor, mit dem Laser Graphit zu verdampfen, um die Bedingungen in den Sternhüllen nachzuahmen.
Im September 1985 kam Kroto nach Houston. In elf Tagen intensiver Experimente, an denen auch die Doktoranden James Heath, Sean O’Brien und Yuan Liu beteiligt waren, beobachtete das Team etwas Überraschendes: Unter bestimmten Bedingungen entstand ein Cluster mit genau 60 Kohlenstoffatomen in auffällig großer Menge, daneben auch einer mit 70 Atomen. Das Molekül aus 60 Atomen musste besonders stabil sein.
Das Fußballmolekül
Die Frage war nun, wie 60 Kohlenstoffatome so angeordnet sein können, dass ein stabiles Molekül entsteht. In Graphit liegen Kohlenstoffatome in flachen Schichten aus Sechsecken, wie bei einer Bienenwabe. Eine flache Schicht hat aber offene Ränder, an denen Bindungen fehlen. Kroto erinnerte sich an die geodätischen Kuppeln Buckminster Fullers, die er auf der Weltausstellung 1967 in Montreal gesehen hatte. Solche Kuppeln werden durch eingestreute Fünfecke gekrümmt.
Das Team kam zu dem Schluss, dass die 60 Atome eine geschlossene Hohlkugel bilden, aufgebaut aus 20 Sechsecken und 12 Fünfecken. Das ist genau das Muster eines klassischen Fußballs mit seinen weißen und schwarzen Flicken. An jeder Ecke sitzt ein Kohlenstoffatom. Smalley bastelte nachts ein Papiermodell, das die Gestalt bestätigte. Im November 1985 veröffentlichte das Team seine Entdeckung in der Fachzeitschrift Nature und nannte das Molekül Buckminsterfulleren. Umgangssprachlich wurde es bald Buckyball genannt.
Warum gerade diese Anordnung so stabil ist, lässt sich anschaulich erklären. In der geschlossenen Kugel hat jedes Kohlenstoffatom drei Nachbarn, mit denen es verbunden ist, es gibt keine offenen Ränder mit ungesättigten Bindungen. Außerdem grenzen die zwölf Fünfecke nirgends direkt aneinander, was Spannungen im Gerüst gering hält. Unter allen denkbaren Käfigen aus Kohlenstoff ist C60 der kleinste, der diese Bedingung erfüllt. Diese Überlegung erklärte, warum gerade 60 Atome in den Experimenten so auffällig häufig auftraten.
Zweifel und Bestätigung
Zunächst war die Fußballform nur eine gut begründete Vermutung. Die Experimente lieferten winzige Mengen, die für eine direkte Strukturbestimmung nicht ausreichten, und manche Fachleute blieben skeptisch. Den Durchbruch brachte 1990 eine Arbeit der Physiker Wolfgang Krätschmer in Heidelberg und Donald Huffman in Tucson. Sie fanden eine einfache Methode, um größere Mengen Fullerene herzustellen, indem sie Graphitstäbe in einem Lichtbogen verdampften. Nun ließen sich die Moleküle in Kristallen untersuchen, und alle Messungen bestätigten die Fußballstruktur. Auch Krotos eigene Gruppe in Sussex trug durch die Abtrennung und Analyse von C60 und C70 zur Bestätigung bei.
Der Nobelpreis 1996
1996 erhielten Harold Kroto, Robert Curl und Richard Smalley gemeinsam den Nobelpreis für Chemie für ihre Entdeckung der Fullerene. Im selben Jahr wurde Kroto zum Ritter geschlagen. Die Entdeckung löste eine Welle von Forschung aus. Chemiker stellten zahlreiche Verbindungen her, in denen Fullerene mit anderen Atomen oder Molekülgruppen verknüpft sind, oder schlossen Atome in den Hohlraum der Kugel ein. Fullerene werden heute unter anderem in organischen Solarzellen als Elektronenempfänger eingesetzt.
Die Entdeckung ebnete auch den Weg zu verwandten Kohlenstoffformen. 1991 beschrieb der Japaner Sumio Iijima Kohlenstoff-Nanoröhren, die man sich als aufgerollte Graphitschichten vorstellen kann. 2004 gelang es, Graphen herzustellen, eine einzelne Lage aus Kohlenstoffatomen, wofür 2010 der Physik-Nobelpreis vergeben wurde. Gemeinsam bilden diese Stoffe die Grundlage eines großen Teils der heutigen Nanotechnologie. Fullerene wurden inzwischen auch im Weltraum nachgewiesen, womit sich gewissermaßen der Kreis zu Krotos ursprünglicher Frage schloss.
Botschafter der Wissenschaft
Kroto nutzte seine Bekanntheit, um für Wissenschaft und Bildung zu werben. 1995 gründete er die Vega Science Trust, die Vorträge und Gespräche mit Forschenden filmte und frei zugänglich machte. Später rief er das Bildungsprojekt GEOSET ins Leben, das Lehrmaterial im Internet sammelte. Er besuchte Schulen in vielen Ländern, leitete Workshops, in denen Kinder Modelle von Fullerenen bauten, und setzte sich engagiert für kritisches, faktenbasiertes Denken und gegen religiösen Dogmatismus ein. Auch als Grafiker blieb er aktiv und gestaltete Plakate und Buchumschläge.
2004 wechselte Kroto an die Florida State University in Tallahassee, wo er bis 2015 forschte und lehrte. Dort setzte er seine Arbeit an Kohlenstoffclustern und seine Bildungsprojekte fort. Er war mit Margaret Henrietta Hunter verheiratet; das Paar hatte zwei Söhne. Harold Kroto starb am 30. April 2016 im Alter von 76 Jahren in Lewes in East Sussex an den Folgen einer Nervenerkrankung, der Amyotrophen Lateralsklerose.
Bedeutung für die Chemie
Die Entdeckung der Fullerene zeigte, dass selbst ein so gut bekanntes Element wie Kohlenstoff noch Überraschungen bereithalten kann. Sie entstand nicht aus einer gezielten Suche nach neuen Werkstoffen, sondern aus der Neugier eines Spektroskopikers, der verstehen wollte, welche Moleküle zwischen den Sternen schweben. Harold Kroto selbst betonte immer wieder, dass solche unvorhersehbaren Entdeckungen nur möglich sind, wenn Grundlagenforschung frei arbeiten kann.
Stand: 29.10.2026