Über die Beugung der Röntgenstrahlen.

Ann. Phys., 4. Folge, 38. - Leipzig, Johann Ambrosius Barth, 1912, 8°, pp.773-506, orig. Broschur. Seltener Separatabdruck! "War die Entdeckung der X-Strahlen eine absolute Einzelleistung gewesen (wenngleich in gewissem Maße auf Vorgängern aufbauend), so war die der Röntgenbeugung am Kristall eine aus der Kommunikation erwachsende Teamarbeit. Laue war seit 1909 in München als Privatdozent am Institut für Theoretische Physik von Arnold Sommerfeld (1868 bis 1951) tätig. Die Berufung eines Theoretikers nach München hatte Röntgen, inzwischen dort Ordinarius für Physik, 1905 durchsetzen können. Friedrich hatte 1911 bei ihm über die "Intensitätsverteilung der X-Strahlen" promoviert und war seit 1912 Assistent bei Sommerfeld, und Knipping zu jener Zeit Doktorand bei Röntgen (Bild 6). Die Kristallforschung hatte in München eine gute Tradition, und auch Röntgen hatte sich ihr inzwischen zugewandt. Auf die Idee zu seinem Experiment war Laue durch eine Diskussion mit einem Doktoranden Sommerfelds, Paul P. Ewald (1888 bis 1985), gekommen, der sich mit der theoretischen Erklärung der optischen Eigenschaften von Kristallen beschäftigte. Während die anfänglichen Zweifel Sommerfelds an diesem Experiment nach den ersten Erfolgen in Begeisterung umschlugen, blieb Röntgen skeptisch. Die ersten Beugungsbilder, am 8. Juni 1912 von Sommerfeld der Bayerischen Akademie der Wissenschaften vorgelegt, erregten aber in der Fachwelt ebenso großes Aufsehen und schnelle Verbreitung, wie 17 Jahre zuvor Röntgens Aufnahmen. Einstein beispielsweise schrieb an Laue: Ihr Experiment gehört zu dem Schönsten, was die Physik erlebt hat. Bereits 1913 gelang es Vater William Henry (1862 bis 1942) und Sohn William Lawrence (1890 bis 1971) Bragg in England (beide erhielten 1915 den Physik-Nobelpreis) und Georgij W. Wulf (1863 bis 1925) in Rußland, die komplizierten Raumgitterinterferenzen auf Reflexion an den Netzebenen der Kristallgitter zurückzuführen; sie formulierten den Zusammenhang von Wellenlänge, Atomebenenabstand und Einfallswinkel in der sogenannten Bragg-Bedingung. Hieraus wurde in den folgenden Jahren die Röntgenstrukturanalyse entwickelt, eine Methode zur Erforschung des Kristallaufbaus. Peter Debye (1884 bis 1966; Chemie-Nobelpreis 1936) und seinem Assistenten Paul Scherrer (1890 bis 1969) gelang es dann 1915 in Göttingen, statt eines gut ausgebildeten Kristalls Kristallpulver einzusetzen; dabei wird die Probe von einem monochromatischen Röntgenstrahl durchdrungen und das Beugungsbild mittels eines die Probe zylinderförmig umgebenden Aufnahmestreifens gewonnen. Auch hier war eine Methode wieder nur Mittel zum Zweck: Debye ging es um das Studium der Ladungsverteilung im Atom auf der Grundlage des Bohrschen Atommodells. Deshalb betrieb er die Weiterentwicklung dieser Methode nicht allzu intensiv; das Verfahren wurde unabhängig davon ein Jahr später auch von Albert W. Hull (1880 bis 1966) in den USA beschrieben. Die Arbeiten der Braggs sowie die von Debye und Scherrer lieferten den Nachweis für den generellen Kristallaufbau des festen Körpers. Diese Methode wurde zu einer der wichtigsten bei der Bestimmung von Kristallstrukturen. Im Jahre 1916 konnten Debye und Scherrer Röntgeninterferenzen auch an Flüssigkeiten beobachten und Willem H. Keesom (1876 bis 1956) und De Smedt 1922 an verflüssigten Gasen. Diese Verfahren lieferten in der Folgezeit bedeutende neuartige Einsichten für Chemie und Biologie wie die Elektronenverteilung in organischen Molekülen, die Aufklärung der Faserstrukturen und um 1940 der des Hämoglobins durch Max Perutz (Chemie-Nobelpreis 1962) und andere. Ohne diese Untersuchungsmethode hätte sich auch der Aufbau der DNA-Doppelhelix 1953 durch Francis Crick, James D. Watson und Maurice Wilkins im Institut von Sir Lawrence Bragg in Cambridge kaum aufklären lassen; diese Leistung, für die sie 1962 den Nobelpreis erhielten, begründete die Molekularbiologie. Mittlerweile dient die Röntgenstrukturanalyse .…