Design in der ChemieDOI: 10.1002/ange.200504510

„Design“ in der chemischen Synthese – eine Fiktion?**Martin Jansen* und J. Christian Sch�n

Stichw�rter:Chemische Synthese · Festk�rperchemie ·Konfigurationsraum · Supramolekulare Chemie ·Wissenschaftstheorie

1. Einleitung

Der Prozess der wissenschaftlichenErkenntnis in den Naturwissenschaftenl�uft in einem durchaus hierarchischenSinne stufenartig ab. Am Anfang stehendabei Beobachtung und Messung, derenResultate den st�ndig wachsendenFundus an faktischem Wissen bilden. Inden n�chsten Schritten werden die Ein-zelbeobachtungen systematisiert, wer-den Zusammenh�nge aufgezeigt unddiese mathematisch formalisiert. Aufder h'chsten Ebene werden schließlichallgemeing)ltige Gesetzm�ßigkeitenabgeleitet (Induktion), die, besonderserstrebenswert, Ursache-Wirkungs-Be-ziehungen erkennen lassen. Die Reifeeiner wissenschaftlichen Disziplin l�sstsich in diesem Sinne daran messen, in-wieweit neuartige Experimente kon-

trolliert und gezielt durchgef)hrt wer-den k'nnen, oder allgemeiner gefasst,inwieweit und mit welcher GenauigkeitEreignisse in unserer materiellen Um-gebung richtig prognostiziert werdenk'nnen. Dieses ist das Entwicklungs-stadium, in dem die Theorie beginnt, dasExperiment herauszufordern und The-sen aufzustellen, die experimentell zuverifizieren sind, und die oben be-schriebene induktive Vorgehensweise ineine deduktive umschl�gt.

In der Chemie hat sich der induktiveAnsatz als besonders erfolgreich erwie-sen. Reduziert man diese Disziplin aufeines ihrer Hauptanliegen, n�mlich dieSynthese neuer Verbindungen, und ver-sucht den heute erreichten Stand zubewerten, so kommt man zu demSchluss, dass in den zur)ckliegendenzweihundert Jahren auf )berwiegendexperimentellem Wege Großartiges ge-leistet wurde: In wichtigen Teilgebietender Synthesechemie ist man heute miteindrucksvoller Zuverl�ssigkeit in derLage, sowohl noch unbekannte Verbin-dungen als Syntheseziele zu formulierenals auch gangbare Syntheseschritte zuderen Realisierung vorauszuplanen. Dieinzwischen dokumentierten zahllosenBeispiele einer derartigen nahezu voll-st�ndigen Kontrolle der Synthese habenden Eingang klangvoller Begriffe wie„Maßschneidern“ oder „Synthesestra-tegie“ in die einschl�gige Literatur pro-voziert. In j)ngerer Zeit erfreut sich indiesem Zusammenhang der Begriff„Design“ besonderer Beliebtheit. Dabeiwird er nicht nur im Sinne von „Design“der Zusammensetzung und Struktur ei-ner neuen Verbindung sondern auch(von Teilen) ihres Eigenschaftsspek-trums verwendet. Als Beleg sei einekleine Auswahl an <berschriften vonVer'ffentlichungen der j)ngeren Ver-

gangenheit angef)hrt: „Turning Downthe Heat: Design and Mechanism inSolid-State Synthesis“,[6] „Design ofSolids from Molecular Building Blocks:Golden Opportunities for Solid StateChemistry“,[7] „Reticular synthesis andthe design of new materials“,[8] „Loo-king for design in materials design“.[9]

Diese und viele weitere hier uner-w�hnte Beispiele m'gen belegen, wieverbreitet man sich heute dieses Auf-merksamkeit und Anerkennung hei-schenden Begriffs bedient. Sein Ge-brauch im Zusammenhang mit derSynthese chemischer Verbindungen underst recht mit der Einstellung bestimm-ter Stoffeigenschaften birgt allerdingsdie Gefahr, dass ein falscher Eindruckvon den Gestaltungsm'glichkeiten desChemikers erweckt wird. Dar)ber hin-aus liegt in vielen F�llen der unkorrek-ten Wortwahl ein unzutreffendes kon-zeptionelles Verst�ndnis zugrunde.

In der allgemein akzeptierten Defi-nition umfasst der Vorgang des „Desig-nens“ den Entwurf einer Topologie/Gestalt/Form, die eine vorgegebeneFunktion m'glichst gut erf)llt und dar-)ber hinaus als �sthetisch empfundenwird. Als weiterer konstitutiver Aspektwird dem „Designen“ im Allgemeinenauch eine k)nstlerische Komponentezugesprochen und dadurch mit einerSelbstexpression des Designers ver-kn)pft. Auf dieser Grundlage entwi-ckelten klassische Stilschulen, wie dasBauhaus, ihren spezifischen Duktus(siehe Abbildung 1). Neben dieserHauptbedeutung von „designen“, die inallen Sprachen und Kulturen die gleicheist, gibt es verschiedene einschr�nkendeDefinitionen.Meist geht es dabei um dieKonkurrenz, die Gewichtung oder dasgegenseitige Bedingen von Funktiona-lit�t und Fsthetik. Die engste Begriffs-

[*] Prof. Dr. M. Jansen,Priv.-Doz. Dr. J. C. Sch�nMax-Planck-Institut f0r Festk�rperfor-schungHeisenbergstraße 1, 70569 Stuttgart(Deutschland)Fax: (+49)711-689-1502E-mail: jansen@fkf.mpg.de

[**] Die Autoren erheben nicht den Anspruch,die kaum 0berschaubare Literatur im un-mittelbaren oder mittelbaren Kontext die-ser Ausf0hrungen erfasst zu haben. Viel-mehr wurde versucht, jeweils exempla-risch zu zitieren. Der Essay beruht aufVortrBgen von M.J. (u.a. M. Jansen, 405.Sitzung der Nordrhein-Westf�lischen Akade-mie der Wissenschaften, 1994 ;[1] M. Jansen,Egon Wiberg Vorlesung, LMU M0nchen,2004 ; M. Jansen, Plenarvortrag, 7th Inter-national Materials Chemistry Conference,Edinburgh, 2005 ; M. Jansen, 55. Sitzungder Math.-Nat. Klasse der Berlin-Branden-burgischen Akademie der Wissenschaften,2005 ; M. Jansen, Ortsverband Berlin derGDCh, 2005) und wurde auszugsweise inLit. [1–5] ver�ffentlicht.

Essays

3484 � 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Angew. Chem. 2006, 118, 3484 – 3490

bestimmung, die im Englischen als Ne-bendefinition auftritt, sieht im „Desig-nen“ den rein technischen Vorgang derHerstellung eines Gegenstandes nacheinem Entwurf, ohne Wertung seinerFunktion oder Sch'nheit. Jede der De-finitionen unterstellt jedoch einen ge-stalterischen Freiraum, eine bloße Aus-wahl aus vorgegebenen und unver�n-derlichen Topologien wird in keinerSprache mit dem Begriff „designen“assoziiert. Im Folgenden wollen wirversuchen zu zeigen, dass ein solcherFreiraum der Gestaltung im Zusam-menhang mit der Synthese neuer che-mischer Verbindungen nicht gegebenist.

2. Das Konzept der Energieland-schaft chemischer Stoffe

Als Basis f)r eine allgemein g)ltige,alle Stoffklassen umfassende Er'rte-rung etwa gegebener Gestaltungsm'g-lichkeiten eines Synthesechemikers imSinne von Design ziehen wir unserKonzept f)r die Syntheseplanung in der

Festk'rperchemie heran.[1–5] Im Unter-schied n�mlich zur Molek)lchemie –insbesondere des Kohlenstoffs –, die)ber ein großes Repertoire effizienterMethoden zur zielgerichteten Synthe-seplanung verf)gt, ist man bei der Pr�-paration neuer Festk'rper im Allge-meinen nicht in der Lage, zuverl�ssig zuplanen und ist daher immer noch aufeine explorative Vorgehensweise ange-wiesen. Mit der Suche nach Abhilfebesch�ftigen wir uns seit l�ngerem undfolgen seit 14 Jahren einer konkretenKonzeption. Grundlage unseres Ansat-zes ist die Projektion der gesamten Weltder bekannten und der noch nicht her-gestellten, aber existenzf�higen chemi-schen Verbindungen auf eine Energie-landschaft.[1–5] Vereinfachend kann un-ser Konzept anhand des Konfigurati-onsraumes erl�utert werden, der imAnhang mit den )brigen involviertenR�umen definiert und in Beziehunggesetzt wird. Ein Punkt im Konfigurati-onsraum entspricht einer Atomkonfi-guration, und alle Atomkonfiguratio-nen, die gemeinsam eine lokal ergodi-sche Region auf der Beobachtungszeit-

skala bilden, stellen in ihrer Gesamtheiteine existenzf�hige (meta)stabile che-mische Verbindung auf dieser Zeitskaladar. Insbesondere bei tiefen Tempera-turen entspricht der Bereich um jedesMinimum der potentiellen Energie ei-ner existenzf�higen Verbindung.[1–5] ZurVereinfachung der Nomenklatur spre-chen wir im Folgenden immer von Mi-nima, auch wenn es sich um einen gr'-ßeren lokal ergodischen Bereich han-delt, der viele Einzelminima umfasst.

Eine solche Beschreibung der Weltchemischer Verbindungen durch denKonfigurationsraum und eine ihm zu-geordnete Energielandschaft er'ffnetunmittelbar zug�ngliche und ganzgrundlegende Einsichten.

1) In einer eindeutigen Beziehunggeh'rt zu jedem Minimum der Ener-gielandschaft eine existenzf�hige Ver-bindung, und umgekehrt l�sst sich jederrealisierten oder realisierbaren chemi-schen Verbindung ein Minimum zuord-nen. Aus diesem Grunde ist diese Dar-stellung umfassend und schließt alle ki-netisch und thermodynamisch stabilenAtomkonfigurationen ein, unabh�ngigetwa vom Aggregatzustand, vom Vor-handensein oder Fehlen kristallinerOrdnung oder von der jeweiligen Teil-chengr'ße (nano-, meso- oder makro-skopisch). Als ein willkommener Ne-benaspekt werden konstruierte Gegen-s�tze und nutzlose Polarisierungen wiedie zwischen nat)rlichen und syntheti-schen Stoffen,[10] belebter und unbeleb-ter Materie oder zwischen Festk'rper-und Molek)lchemie aufgel'st, zumin-dest aber relativiert.

2) Die in der Vergangenheit, aberauch heute oft noch feststellbare, bei-nahe reflexartige <berbetonung derFrage, ob eine hypothetische Verbin-dung „thermodynamisch stabil“ sei, er-weist sich im Bezug auf ihre Realisier-barkeit als unangebracht. Die einzignotwendige Voraussetzung f)r die Her-stellbarkeit einer Verbindung ist, dasssie einem lokalen Minimum zuzuordnenist, also mindestens kinetisch stabil ist.

3) Die Struktur der Energieland-schaft (siehe Anhang), wie sie demRaum aller denkbaren atomaren Kon-figurationen zugeordnet werden kann,ist naturgesetzlich (durch die Summealler interatomaren Wechselwirkungen)festgelegt. Damit sind unter gegebenenRandbedingungen globale wie lokale

Abbildung 1. Walter Gropius, Entw0rfe f0r Teekannen f0r Aluminium Ltd., London, 1935 (Hin-tergrund); der einzige Typ von Kanne, der nach diesen Entw0rfen gefertigt wurde (Vordergrund).Bildnachweis: Bauhaus-Archiv Berlin.

AngewandteChemie

3485Angew. Chem. 2006, 118, 3484 – 3490 � 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.angewandte.de

Minima und folglich alle im thermody-namischen Sinne stabilen wie metasta-bilen Verbindungen vorgepr�gt.

4) Die hier beschriebene Vorge-hensweise ist deduktiv und stellt damiteinen Paradigmenwechsel gegen)berdem fr)her in der Chemie bevorzugteninduktiven Ansatz dar.

Synthesechemie zu betreiben heißtin unserem Bild, die Landschaft derfreien Enthalpie zu erkunden, was in derVergangenheit )berwiegend experi-mentell durch den pr�parativ arbeiten-den Chemiker betrieben wurde. Einersolchen Vorgehensweise tritt mehr undmehr die theoretische Erkundung an dieSeite, die verst�ndlicherweise f)r klei-nere Molek)le bislang am weitestenentwickelt ist. Die beiden Zug�nge ste-hen nicht in Opposition zueinander, sieerg�nzen sich vielmehr. Die Computer-chemie wird zumindest auf l�ngere Sichtbilliger und schneller sein und die pr�-parativ-explorative Arbeit nachhaltigst)tzen k'nnen. Die klassisch pr�para-tive Chemie bleibt allerdings unver-zichtbar, da der praktische Nutzen auseinem Stoff trivialerweise nur dann ge-zogen werden kann, wenn dieser auchfaktisch verf)gbar ist. Die Anforderun-gen an die Synthesekunst der Chemikerwerden eher noch steigen, denn dieModellierungen ergeben durchaus)berraschende, ja exotische Struktur-vorschl�ge, deren Realisierungen beiAufbietung selbst des modernen Me-thodenrepertoires große Herausforde-rungen darstellen. Auch bleibt die ex-perimentelle Verifizierung grunds�tz-lich letzte Instanz bei der Bewertung derRichtigkeit einer Prognose.

Die Quintessenz dieser Betrachtun-gen in Bezug auf den Gegenstand diesesEssays ist eindeutig: Aufgrund der er-w�hnten �quivalenz von existenzf�higenVerbindungen mit eindeutig vorbe-stimmten lokal ergodischen Regionender Energielandschaft chemischer Syste-me, fehlt f(r eine (freie/willk(rliche)Gestaltung von Zusammensetzungenund/oder Topologien chemischer Ver-bindungen durch denMenschen jeglicherSpielraum, und ein „Design“ ist folglichnicht m�glich, kurz, „die Menschen sinddie Entdecker und nicht die Sch�pferchemischer Welten“.[2] Besonders abwe-gig ist es, von einer gew)nschten Stoff-eigenschaft ausgehend ein entsprechen-des (neues) Material „designen“[9,11] zu

wollen, weil eine Eigenschaft kein Kri-terium f)r die Existenzf�higkeit einerVerbindung sein kann: In einem erstenSchritt ist die Existenzf�higkeit einerVerbindung nachzuweisen, dann kannunter Umst�nden aus Zusammenset-zung und Struktur das Spektrum ihrerEigenschaften abgeleitet werden.

3. Warum ist der Glaube an dieM"glichkeiten des „Designs“ vonchemischen Verbindungen so ver-breitet?

Angesichts dieser leicht nachvoll-ziehbaren Betrachtungen ist es erstaun-lich, wie verbreitet und hartn�ckig sichder Glaube an eine Gestaltungsm'g-lichkeit des Wissenschaftlers im Sinnevon „Design“ in der chemischen Syn-these h�lt. Psychologisch verst�ndlichwird eine solche Auffassung m'glicher-weise, wenn man sich das in Teilberei-chen der Chemie erreichte wirklich be-wundernswerte Ausmaß an Kontrolleund Planbarkeit von Synthesen vor Au-gen f)hrt. Dies zusammen mit der un-vorstellbaren Vielfalt m'glicher chemi-scher Verbindungen („kombinatorischeExplosion!“)[4] k'nnte leicht den fal-schen Eindruck vermitteln, man k'nneEnsembles von Atomen mit einer be-stimmten Struktur oder gar Eigenschaftin einem sch'pferischen Akt, etwa wieein Kunstwerk, erschaffen. Nat)rlichbleibt die Landschaft der Verbindungenauch in Bereichen sehr nahe beieinan-derliegender Minima diskret und sinddie Gleichgewichtstopologien unver�n-derbar. In Wirklichkeit handelt es sichbei einer erfolgreichen Syntheseplanungstets um ein Antizipieren (Vorhersagen,Identifizieren oder intuitives Erahnen)einer noch unbekannten Verbindung,d.h. eines vorgepr�gten lokalen Mini-mums auf der Energiehyperfl�che. Zu-geh'rige Strukturen, einschließlichm'glicher Isomere und polymorpherModifikationen, Gleichgewichtsabst�n-de oder Stoffeigenschaften wieSchmelzpunkte oder Dichten sind vor-gegeben und bleiben einem „Design“verschlossen.

Auff�llig ist, wie unterschiedlichweit das Instrumentarium f)r eine Syn-theseplanung in den verschiedenenStoffklassen der Chemie entwickelt ist.Ganz ohne Zweifel am weitesten fort-

geschritten ist in dieser Hinsicht die or-ganische Synthese. Hier kann man mitscheinbar spielerischer Leichtigkeitselbst komplexere existenzf�hige Mole-k)lstrukturen entwerfen, ohne aufw�n-dige Hilfsmittel einsetzen zu m)ssen.[12]

Die Gr)nde hierf)r sind vielschichtig.Auf die Chemie des Kohlenstoffs ist inden zwei zur)ckliegenden Jahrhunder-ten der wissenschaftlichen Chemie si-cherlich der gr'ßte Teil der f)r dieChemie verf)gbaren Ressourcen ver-wandt worden. Der so erarbeitete reicheErfahrungsschatz, zusammen mit einergewissen Uniformit�t im Bindungsver-halten von Kohlenstoff, unter anderemseiner Neigung zu homoatomarer Ver-kettung, erm'glichen in besondererWeise Extrapolationen und damit Vor-hersagen noch unbekannter Molek)l-verbindungen. Dass ein System vonpraktisch universell verkn)pfbarenStrukturinkrementen entwickelt werdenkonnte, hat seine physikalische Ursachein der Tatsache, dass die Stereochemiedes Kohlenstoffs und vieler andererNichtmetalle weitgehend durch lokale,kovalente Bindungskr�fte determiniertist und langreichweitige Bindungskr�ftevernachl�ssigbar, zumindest nichtstrukturbestimmend sind. F)r die Rea-lisierung des jeweiligen Synthesezielssteht mittlerweile ein wirkungsvollesInstrumentarium zur Verf)gung.[12–14]

Das entscheidende Stichwort ist Selek-tivit�t durch kinetische Kontrolle, wobeidurch Verwendung von funktionellenGruppen, Schutzgruppen oder Auxilia-ren die jeweils gew)nschte Chemo-,Regio-, Positions- oder Stereoselektivi-t�t erreicht wird. Dieser Situation nochrecht nahe kommen Teilbereiche deranorganischen Molek)lchemie, wenn inkonzeptionell angelegten Vorgehens-weisen etwa unter Ausnutzung elektro-nischer oder sterischer Effekte undEinsatz von Reaktionsschritten mit ho-her Zugkraft wie z.B. Salzeliminierun-gen eine bestimmte Konfiguration ge-zielt realisiert wird.[15]

Aktuell erlebt das Gebiet der „Ko-ordinationspolymere“[16,17] (ein Begriff,der schon 1964 gepr�gt wurde)[18] eineweltumfassende Bl)te[8,19,20] und zeitigtgeradezu spektakul�re Erfolge[21,22]

(z.B. Abbildung 1 in Lit. [21]). Insbe-sondere stehen die Varianten mit of-fenporigen, dreidimensionalen Ger)st-strukturen im Fokus, weil ihnen ein be-

Essays

3486 www.angewandte.de � 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Angew. Chem. 2006, 118, 3484 – 3490

sonderes Potenzial f)r wichtige An-wendungen wie Gasspeicherung oderheterogene Katalyse zugesprochenwird. Bei dieser Verbindungsklasse hatsich ein geradezu inflation�rer Ge-brauch des Begriffs „Design“ herausge-bildet. Wie in der organischen Chemiebedient man sich auch hier eines Sys-tems unabh�ngiger Strukturinkremente,die )ber Polykondensation oder Donor-Acceptor-Wechselwirkungen aneinan-der gebunden werden. Die daf)r ben'-tigten Baueinheiten m)ssen unter denReaktionsbedingungen und f)r die Re-aktionsdauer best�ndig sein und die f)rdie Verkn)pfungen richtigen „Haftstel-len“ aufweisen. Bei kluger Wahl derInkremente ist, h�ufig auch ohne Ein-satz aufw�ndiger Hilfsmittel, eine sehrzuverl�ssige Vorhersage von Strukturenm'glich. Da es sich bei den angestrebtenVerbindungen um kollektive Festk'rperhandelt, greifen hier die Konzepte derMolek)lchemie zur Steuerung der Syn-these allerdings nicht. Die Lenkung aufeine Zielverbindung muss vielmehr )berdie Kontrolle des L'slichkeitsproduktessowie der Keimbildung und -selektionerfolgen.[4] In diesem Punkt ist die Kluftzwischen vorgegebener und tats�chlicherreichter Kontrolle unangenehm weit.Auch sei an dieser Stelle kritisch ange-merkt, dass in aller Regel in F�llen, indenen erfolgreiche Synthese nach „De-sign“ reklamiert wird, Design und Rea-lisierung in derselben Arbeit publiziertwurden. Dieses erscheint uns wenig)berzeugend.

In der Festk'rperchemie sind mitden klassischen Ans�tzen nur sehr ein-geschr�nkt Vorhersagen m'glich. Siebeziehen sich meist auf Extra- und In-terpolationen von Strukturfamilien wiePerowskiten, Spinellen oder Kochsalz-varianten.[23,24] Bei bestimmten Stoff-klassen, etwa den Oxosilicaten, wurdeerfolgreich auch auf der Basis des tet-raedrischen Bauelements SiO4 syste-matisiert und prognostiziert.[25] Mit Ab-stand am schwierigsten ist die Vorher-sage m'glicher Zusammensetzungenund Strukturen bei den intermetalli-schen Phasen.[26, 27]

Allen Stoffgebieten, f)r die dieM'glichkeit eines „Designs“ von Syn-thesezielen und -wegen unterstellt wird,ist gemeinsam, dass sich dort die Ver-bindungen gedanklich in Strukturinkre-mente zerlegen lassen, aus denen sie

auch tats�chlich aufgebaut werdenk'nnen. Dieses Planen und Systemati-sieren von chemischen Verbindungendurch Aneinandersetzen von monome-ren oder oligomeren Baueinheiten hatin der Chemie eine lange Tradition. Hierangef)hrt seien Beispiele wie die Koh-lenwasserstoffe und ihre Isomere oderdie Silicatchemie[25,28] bis hin zur Be-schreibung von Zeolithen )ber sekun-d�re Baueinheiten (SBUs),[29] wobeiauch mathematische Instrumente, etwadie Graphentheorie,[30, 31] herangezogenwerden. Diese Beschr�nkung auf be-stimmte Verbindungsklassen ist, wie wiroben diskutiert haben, nat)rlich )ber-windbar, wenn man zur globalen Er-kundung der chemischen Energieland-schaft )bergeht.[2–5] Diese Vorgehens-weise ist viel aufw�ndiger, aber insofernkorrekter und umfassender, als keineVorfestlegungen bez)glich bestimmter,im Syntheseprozess unver�nderlicherBaueinheiten getroffen werden. Strenggenommen sind in homogenen Syste-men (etwa L'sungen) alle Spezies inSysteme von chemischen Gleichge-wichten eingebunden. Selbst Benzoltauscht unter erstaunlich milden Bedin-gungen Wasserstoff gegen Deuteriumaus, und es werden komplexe Oxome-tallate aus Mutterl'sungen einphasigkristallisiert, die eine schier un)ber-schaubare Vielzahl )ber dynamischeGleichgewichte gekoppelte Oligomereenthalten.[32]

Doch ganz unabh�ngig vom Gradder Vervollkommnung der Synthese-planung in den verschiedenen Feldernder Chemie gilt allgemein, dass „De-sign“ als Begriff zur Beschreibung desVorgehens in der chemischen Syntheseunzutreffend und daher unangebrachtist. Man k'nnte einwenden, die Ver-wendung von Begriffen in ihrem kor-rekten Sinngehalt w�re f)r unsere Wis-senschaft von eher nachrangiger Be-deutung und sei unter dem Stichwort„Semantik“ den Sprachwissenschaftenzuzuordnen. Wir haben nur begrenztesVerst�ndnis f)r eine solche Auffassungund m'chten nicht vers�umen, auf dieGefahren unsauberer Begriffsbildunghinzuweisen: Wie schon die wohlbe-kannte Sapir-Whorf-Hypothese zumAusdruck bringt,[33–35] spiegelt unsersprachlicher Ausdruck unsere Imagina-tion wider, eine unkorrekte Begriffsbil-dung kann daher zu falschen Vorstel-

lungen f)hren. Auch in unserer Wis-senschaft wird man auf Dauer nur er-folgreich sein, wenn Vorstellungen undKonzeptionen so „richtig“ wie m'glichsind, d.h. der Realit�t so gut wie m'g-lich entsprechen. Eine besondere Ge-fahr geht von der unkorrekten sprachli-chen Umschreibung wissenschaftlicherZusammenh�nge gegen)ber Nichtfach-leuten und vor allem in der Lehre ge-gen)ber Sch)lern und Studenten aus,bei denen auf diese Weise ein falschesVerst�ndnis angelegt werden k'nnte.

Tats�chlich st'ßt man auch in dereinschl�gigen chemischen Literatur aufBeispiele, bei denen mit der unkorrek-ten Begriffsbildung ein falsches kon-zeptionelles Verst�ndnis einherzugehenscheint. So wurde vorgeschlagen, aus-gehend von einer angestrebten Stoffei-genschaft eine Verbindung zu „desi-gnen“, die genau diese Eigenschaft auf-weist.[9] Dieses ist aus wenigstens zweiGr)nden prinzipiell nicht m'glich. Zumeinen existiert kein ein-eindeutiger Zu-sammenhang zwischen Eigenschaft undVerbindung (eine bestimmte Eigen-schaft kann von mehreren Verbindun-gen abgebildet werden). Zum anderenist eine Eigenschaft niemals ein Krite-rium f)r die Stabilit�t einer Verbin-dung.[11] Auch werden in Bezug auf denSyntheseweg h�ufig Formulierungengew�hlt (siehe z.B. Lit. [36]), die denEindruck eines gezielten Eingriffs undder vollst�ndigen Kontrolle erwecken,wobei schon im Ansatz das tats�chlichePrinzip der Steuerung der Reaktion aufdas gew)nschte kristalline Produkt ver-fehlt wird, das die Prozesse Keimbil-dung, -selektion und -wachstum um-fasst. Die sehr anerkennenswerte Ele-ganz der gew�hlten Vorgehensweise[36]

liegt in der geschickten Einschr�nkungdes Raumes chemischer Konfiguratio-nen, wobei nicht vergessen werdensollte, dass neben den „designten“ undpublizierten Topologien viele weitereunter Ausnutzung anderer im Systemvorhandener Spezies und zus�tzlicherBauprinzipien (z.B. gegenseitigeDurchdringung der Raumnetze) beiver�nderter Keimselektion (Konzentra-tion, L'sungsmittel, Druck, Tempera-tur) m'glich sind.

Als besonders riskant sehen wirVergleiche zwischen der Synthesepla-nung in atomaren Dimensionen undEntw)rfen und Realisierungen in der

AngewandteChemie

3487Angew. Chem. 2006, 118, 3484 – 3490 � 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.angewandte.de

makroskopischen Welt an, wie sie gele-gentlich herangezogen werden, um dieVerwendung des Ausdrucks „Design“ inder Chemie zu veranschaulichen odergar zu rechtfertigen. Aus Ziegelsteinengemauerte Geb�ude als Modelle f)r ausStrukturinkrementen aufgebaute drei-dimensionale Festk'rper (z.B. Abbil-dung 1 in Lit. [37]) wecken wenigstensin zweierlei Hinsicht falsche Assozia-tionen. Ziegelsteine sind in ihren Ab-messungen )ber weite Bereiche, ge-messen an der angestrebten Funktion,kontinuierlich durchstimmbar, die che-mischen Strukturinkremente sind diesnicht. Sie sind zwar variabel, aber diesist nicht durch den Chemiker beein-flussbar. Auch beim Zusammenf)gender makroskopischen Bausteine gibt eseinen weiten, kontinuierlich nutzbarenSpielraum, die chemischen Strukturin-kremente hingegen lassen sich nur ineiner f)r eine bestimmte Kombinationjeweils festgelegten und durch denMenschen unver�nderbaren Weise mit-einander verbinden.

Wir sind uns sicher, dass sich die al-lermeisten der vielen Autoren (nur we-nige sind hier beispielhaft erw�hnt), dieden Ausdruck „Design“ irref)hrendoder gar unkorrekt im Zusammenhangmit ihrer Syntheseplanung verwendethaben, der physikalisch-chemischenHintergr)nde ihrer jeweiligen Experi-mente bewusst sind. Davon ganz unab-h�ngig vertreten wir mit gewissemNachdruck die Auffassung, dass mansich im Interesse eines Fortschritts derWissenschaft m'glichst weniger, gleich-zeitig m'glichst „richtiger“ Modellvor-stellungen und ihrer zutreffenden Be-schreibung bedienen sollte, wobei dieGrenzen eines jeden Modells immerklar vor Augen stehen m)ssen.

4. Wo beginnt das Design?

Die derzeit h'chstm'gliche Kon-trolle bei der Realisierung von Struktu-ren im Mikroskopischen d)rfte bei derManipulation und Lokalisation einzel-ner Atome und Molek)le auf Oberfl�-chen[38] oder beim Aufbau heterogenerHalbleiterstrukturen in monoatomarenSchichten[39] mittels Molekularstrahl-epitaxie vorliegen. Angesichts derartgezielter Manipulationen k'nnte manwiederum der Versuchung erliegen und

annehmen, es handelte sich um „De-sign“. Aber auch hier werden die Ato-me, unbeeinflussbar durch den Men-schen, stets diskrete Gleichgewichtsla-gen einnehmen. Das Handeln des Wis-senschaftlers besteht also auch hier inder Auswahl einer einzelnen aus derMenge der vielen m'glichen Gleichge-wichtslagen.

Wann man berechtigterweise von„Design“ sprechen kann, also ein Frei-raum zur Gestaltung durch den Men-schen gegeben ist, ist eine Frage derL�ngenskala. Die M'glichkeit zu einem„Design“ ist erst dann gegeben, wenndie angestrebte Funktion durch eineStruktur mit makroskopischen Abmes-sungen realisiert werden kann. Selbst-verst�ndlich, auch bei Entwurf undRealisierung makroskopischer Objektem)ssen die verwendeten Materialien imchemischen Sinne (kinetisch) stabil sein,also Minima der chemischen Energie-landschaft entsprechen, und sollten al-lenfalls innerhalb langer Zeitr�umezerfallen, etwa durch Korrosion oder beizu starker Erw�rmung. Auch m)ssen dieObjekte formstabil sein im Sinne derKontinuumsmechanik, ob unter Belas-tung oder ohne Belastung. Doch selbstmit diesen Einschr�nkungen gibt es dief)r ein „freies“ Planen erforderlichenFreir�ume, und es sind beliebige Topo-logien (siehe Abbildung 1) herstellbarmit kontinuierlich �nderbaren Abmes-sungen bis hinab zu Intervallen in derGr'ßenordnung von wenigen Atom-durchmessern. Nach unserer Auffassungk'nnte ein geeignetes Kriterium f)r dieUnterscheidung darin liegen, ob dieStrukturbildung )ber atomare (chemi-sche) oder mechanische Prozesse er-folgt. Diese Grenzziehung entspr�chebespielsweise der Differenzierung vonNano- oder Mesostrukturierungen im„bottom-up“- gegen)ber dem „top-down“-Modus.

5. Zur Rolle der menschlichenKreativit-t und zum Ursprungder chemischen Strukturinforma-tion

Bei denjenigen Lesern, die bereitwaren, obigen <berlegungen zu folgen,werden sich m'glicherweise Gef)hleder Ern)chterung, ja der Frustrationbreit machen, angesichts der Beschr�n-

kung ihres Bet�tigungsfeldes auf einEntdecken vorgeformter Welten ohnewirkliche Gestaltungsm'glichkeit. Auchwenn diese Limitierung grunds�tzlichgegeben ist, stellt die Besch�ftigung mitder unfassbaren Formenvielfalt chemi-scher Verbindungen[4] Anforderungenin Art und Umfang, die an die Grenzendes intellektuellen Potenzials von Men-schen stoßen, ja diese h�ufig )ber-schreiten. So w)rden wir auch nicht derAnsicht einiger Philosophen wie GeorgeSteiner folgen wollen, der den Natur-wissenschaften jegliche Kreativit�tpauschal abspricht.[40] Wie es seinent�glichen Erfahrungen entspricht, mussder Chemiker sein ganzes Wissen, seinganzes Vorstellungs- und Einf)hlungs-verm'gen aufbieten, um (neue) Ver-bindungen zu antizipieren und schließ-lich zu realisieren, die seine jeweiligenkonzeptionellen Erwartungen erf)llen.Oft genug sind bei diesen Bem)hungenherbe Niederlagen zu verkraften.

<bertr�gt man diese <berlegungenauf die makroskopische Welt und fragtnach der Rolle der Kreativit�t einesbildenden K)nstlers, eines Designersvon Gebrauchsgegenst�nden oder einesArchitekten beim Entwurf eines Ge-b�udes, so erkennt man hier tats�chlichdie M'glichkeit zur Selbstexpression,weil innerhalb weit gesteckter Grenzendie Topologien der Objekte kontinuier-lich variiert werden k'nnen. Daraus re-sultiert eben die oben erw�hnte, f)r ein„Design“ unerl�ssliche Gestaltungsfrei-heit. Nun kann man ohne sich in Wi-derspr)che zu verwickeln den Stand-punkt einnehmen, dass der kreative Aktetwa eines Bildhauers darin besteht, ausder unendlichen Zahl der aus einemGranitblock erzeugbaren Skulpturengenau eine „auszuw�hlen“. Diese Sichtw)rde erlauben, das Wirken von Syn-thesechemikern und von K)nstlern inBeziehung zu setzen, wie es etwa vonRoald Hoffmann vorgeschlagen wur-de,[41] allerdings auf einer ganz anderenBezugsebene, bei der man unterstellt,dass in beiden Regimen „nur“ aus derMenge des M'glichen ausgew�hlt wird.Durch diese Parallele wird jedoch deraufgezeigte fundamentale Unterschiedzwischen der mikroskopischen (atomareL�ngenskala) und der makroskopischenWelt keineswegs aufgehoben.

Im Kontext mit dem zentralen Ge-genstand dieses Essays – atomare

Essays

3488 www.angewandte.de � 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Angew. Chem. 2006, 118, 3484 – 3490

Strukturen und ihre Vielfalt – wirdh�ufig die Frage gestellt, ob die Struk-turinformation an irgend einer Stelleder materiellen Welt kodiert sei,[42] etwawie die genetischen Baupl�ne in denDNA. Oft wird vermutet, analoge„Baupl�ne“ der Struktur der Materiem)ssten im Moment des Urknalls, oderkurz danach, erzeugt und abgespeichertworden sein. Hans Jonas gibt eine un-mittelbar )berzeugende Antwort zudieser Problematik: „Informationbraucht f(r sich selbst schon, als ihrphysisches Substrat, ein differenziertesund stabiles System … Information istalso nicht nur Ursache, sondern selberschon Ergebnis von Organisation, Nie-derschlag und Ausdruck des vorher Er-reichten, das dadurch perpetuiert, abernicht erh�ht wird.“[43] Dem kann manwohl zustimmen, und in unserem Bildfolgen die Strukturen chemischer Ver-bindungen unmittelbar aus der Naturder Materie und den Arten ihrerWechselwirkungen. Deren Urspr)ngezu ergr)nden, ist allerdings den Auto-ren, und wohl auch den meisten Lesern,nicht gegeben.[44]

Anhang: Energielandschaftchemischer Systeme

Jedes chemische System wird imRahmen der Quantenmechanik durcheine zeitabh�ngige Wellenfunktion be-schrieben, die von den Koordinaten derElektronen (r1…rn) und der Kerne(R1…RN) abh�ngt. Im Rahmen derBorn-Oppenheimer-N�herung (Tren-nung von elektronischen und Kernfrei-heitsgraden) entspricht der Beitrag derelektronischen Freiheitsgrade zur Ge-samtenergie des Systems der Energiedes elektronischen GrundzustandsEel(R) f)r eine gegebene r�umlicheAnordnung der Atomkerne R=

(R1…RN), bezeichnet als Atomkonfigu-ration. Addiert man hierzu die elektro-statische Wechselwirkung der Kerneuntereinander, EKK(R), sowie den Ope-rator der kinetischen Energie der Ker-ne, so erh�lt man den, immer nochquantenmechanischen, Energieoperator(Hamiltonian) der Atome.

Falls nun Tunneleffekte, Nullpunkt-schwingungen und andere typischequantenmechanische Effekte vernach-l�ssigt werden k'nnen, kann der <ber-

gang zur klassischen Energielandschaftvollzogen werden: Anstelle der Wel-lenfunktion wird das chemische Systemdurch die Positionsvektoren R=

(R1…RN) und die Impulsvektoren P=

(P1…PN) der N Atome des Systems be-schrieben, und die klassische Energie-funktion ist die Summe aus der kineti-schen Energie der Atome Ekin=SiP

2i /

2mi und der potentiellen Energie Epot=Eel(R) + EKK(R). Man bezeichnet den3N-dimensionalen Raum der VektorenR als den Konfigurationsraum und den6N-dimensionalen Raum der Vektoren(R,P) als den Phasenraum des Systemsaus N Atomen. Die Hyperfl�che derFunktion Epot(R):R

3N!R definiert dieLandschaft der potentiellen Energie, ofteinfach auch als Energielandschaft be-zeichnet.

Die zeitliche Entwicklung des Sys-tems wird als Trajektorie R(t) auf derEnergielandschaft dargestellt, die sichals L'sung der klassischen NewtonschenGleichungen ergibt: Fi=mid

2Ri/dt2, i=

1…N, wobei mi die Masse des Atoms iist, und die Kraft auf Atom i durch denGradienten der potentiellen Energienach Ri gegeben ist, Fi=�gradiEpot(R).Ein physikalischer Messprozess istdurch das Zeitmittel hOit einer Obser-vablen O entlang der Trajektorie )berdas Messintervall tobs gegeben, hOit =

(1/tobs)Rtobs

0

O(R(t))dt. Falls diese Trajek-

torie einen Bereich R der Energieland-schaft in einem Zeitraum teq so dichterkundet, dass das Ensemblemittel derObservablen O – z.B. gem�ß derBoltzmann-Verteilung )ber die Konfi-gurationen k in der Region R : pB(k)=exp(�Ek/T)/Sl2Rexp(�El/T) = exp(�Ek/T)/Z(R) – )ber diesen Bereich R,hOiens=Sk2RpB(k)O(k), gleich demZeitmittel von O ist, hOiens= hOit , sobezeichnet man die Region R als lokalergodisch, und das System als lokal�quilibriert in der Region R auf Zeit-skalen tobs > teq(T). Im Allgemeinenverl�sst die Trajektorie die Region R aufeiner charakteristischen Zeitskalatesc(T), der so genannten Fluchtzeit. F)rBeobachtungszeiten tobs, f)r die tesc @

tobs @ teq gilt, kann man das System alsmetastabil ansehen und eine lokale freieEnergie, F(R)=�T lnZ(R), berech-nen.[3,5]

Ein entscheidender Punkt ist, dassjede dieser lokal ergodischen Regionen

einer chemischen Verbindung ent-spricht, die auf der Mess-Zeitskala tobsbei Temperatur T kinetisch stabil ist. BeiT ¼6 0 tr�gt immer eine Vielzahl vonatomaren Konfigurationen zur Verbin-dung bei – die „Struktur“ der Verbin-dung ist eine entsprechende Mittelung)ber diese Konfigurationen. Bei ausrei-chend tiefen Temperaturen stellen ins-besondere die Bereiche um lokale Mi-nima der potentiellen Energie lokalergodische Regionen dar. Da sowohl tescals auch teq temperaturabh�ngig sind,h�ngt die sich ergebende Landschaft derfreien Energie ebenfalls von der Tem-peratur ab.

F)hrt man als externe thermodyna-mische Variable den Druck p ein, somuss man die Landschaft der potenti-ellen Energie durch die Landschaft derEnthalpieH=Epot + pVersetzen. Auchauf dieser lassen sich lokal ergodischeRegionen bestimmen, f)r die auf derZeitskala tobs die freien EnthalpienG(R)berechnet werden k'nnen und dieLandschaft der freien Enthalpie kon-struiert werden kann.[3, 5] Man bezeich-net nun die Region mit der niedrigstenfreien Energie als die thermodynamischstabile Modifikation der chemischenVerbindung auf der Zeitskala tobs unddie )brigen Regionen als metastabileModifikationen. Im thermodynami-schen Raum, der durch die Variablenp,Tetc. beschrieben wird, existieren alsof)r jeden Punkt (p,T) eine Vielzahl dis-kreter Modifikationen, die auf derZeitskala tobs kinetisch stabil sind. <bli-cherweise tr�gt man in einem Phasen-diagramm nur die thermodynamischstabile Phase ein, da man eine praktischunendlich lange Beobachtungszeit tobs!1 vor Augen hat, w�hrend der dasSystem mit gr'ßter Wahrscheinlich-keit in der Region mit der niedrigstenfreien Energie aufgefunden wird:pB(R)=Sk2RpB(k)/Sl pB(l)=exp(�(F(R)�Fglobal))/T nimmt sein Maximum f)rdie Region R an, deren lokale freieEnergie F(R) minimal ist.

Dieser Zugang zum Verst�ndnischemischer Systeme durch Analyse ih-rer Energielandschaft ist gleichermaßenf)r Molek)le, kristalline und amorphePhasen eines Systems g)ltig. Der Un-terschied zwischen einer kristallinenTieftemperaturphase, die der Umge-bung eines lokalen Minimums ent-spricht, einer partiell fehlgeordneten

AngewandteChemie

3489Angew. Chem. 2006, 118, 3484 – 3490 � 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.angewandte.de

Hochtemperaturphase, wo die lokalergodische Region eine Vielzahl vonstrukturell verwandten Minima umfasst,und einer amorphen Phase, in der tescund teq vergleichbare Gr'ßen aufweisenund daher Alterungsph�nomene undGeschwindigkeitsabh�ngigkeit physika-lischer Gr'ßen auftreten, ist nur einerder Komplexit�t und nicht des Prinzipi-ellen.

[1] M. Jansen, Wege zu Festk�rpern jenseitsder thermodynamischen Stabilit�t,Bd. N420, Abhandlungen der Nord-rhein-Westf�lischen Akademie der Wis-senschaften, Wissenschaftsverlag, Opla-den, 1996.

[2] J. C. Sch'n, M. Jansen, Angew. Chem.1996, 108, 1358 – 1377; Angew. Chem.Int. Ed. Engl. 1996, 35, 1286 – 1304.

[3] J. C. Sch'n, M. Jansen, Z. Kristallogr.2001, 216, 307 – 325; J. C. Sch'n, M.Jansen, Z. Kristallogr. 2001, 216, 361 –383.

[4] M. Jansen, Angew. Chem. 2002, 114,3896 – 3917;Angew. Chem. Int. Ed. 2002,41, 3746 – 3766.

[5] J. C. Sch'n, M. Jansen in Solid StateChemistry of Inorganic Materials V(Hrsg.: J. Li, N. E. Brese, M. G. Kana-tzidis, M. Jansen), Materials ResearchSociety, Warrendale, 2005, S. 333 – 344.

[6] A. Stein, S. W. Keller, T. E. Mallouk,Science 1993, 259, 1558 – 1564.

[7] O. M. Yaghi, M. OSKeeffe, M. Kanatzi-dis, J. Solid State Chem. 2000, 152, 1 – 2.

[8] O. M. Yaghi, M. OSKeeffe, N. W. Ock-wig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, J. Kim,Nature 2003, 423, 705 – 713.

[9] M. E. Eberhart, D. P. Clougherty, Nat.Mater. 2004, 3, 659 – 661.

[10] R. Hoffmann, The Same and Not theSame, Columbia University Press, NewYork, 1995 ; deutsche <bersetzung: R.Hoffmann, Sein und Schein. Reflexionen(ber die Chemie, Wiley-VCH, Wein-heim, 1995.

[11] M. Jansen, J. C. Sch'n, Nat. Mater. 2004,3, 838.

[12] E. J. Corey, Angew. Chem. 1991, 103,469 – 479; Angew. Chem. Int. Ed. Engl.1991, 30, 455 – 465.

[13] a) K. C. Nicolaou, E. J. Sorensen, Clas-sics in Total Synthesis, Wiley-VCH,Weinheim, 1996 ; b) M. B. Smith, J.March, Advanced Organic Chemistry,

5. Aufl., Wiley-Interscience, New York,2001.

[14] I. Ugi, J. Bauer, K. Bley, A. Dengler, A.Dietz, E. Fontain, B. Gruber, R. Herges,M. Knauer, K. Reitsam, N. Stein, An-gew. Chem. 1993, 105, 210 – 239; Angew.Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 201 – 227.

[15] C. Elschenbroich, Organometallchemie,Teubner, Stuttgart, 2005.

[16] C. Robl in Chemistry at the Beginning ofthe Third Millenium (Hrsg.: L. Fabb-rizzi, A. Poggi), Springer, Berlin, 2000,S. 278 – 303, zit. Lit.

[17] C. Janiak, Dalton Trans. 2003, 2781 –2804, zit. Lit.

[18] J. C. Bailar, Jr. in Preparative InorganicReactions (Hrsg.: W. L. Jolly), Wiley-Interscience, New York, 1964, S. 1 – 25.

[19] A. K. Cheetham, G. FTrey, T. Loiseau,Angew. Chem. 1999, 111, 3466 – 3492;Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 3268 –3292.

[20] a) C. N. R. Rao, S. Natarajan, R. Vaid-hyanathan, Angew. Chem. 2004, 116,1490 – 1520; Angew. Chem. Int. Ed.2004, 43, 1466 – 1496; b) S. Kitagawa, R.Kitaura, S. Noro, Angew. Chem. 2004,116, 2388 – 2430; Angew. Chem. Int. Ed.2004, 43, 2334 – 2375.

[21] G. FTrey, C. Mellot-Draznieks, C. Serre,F. Millange, J. Dutour, S. SurblT, I.Margiolaki, Science 2005, 309, 2040 –2042.

[22] A. P. CUtT, A. I. Benin, N. W. Ockwig,M. OSKeeffe, A. J. Matzger, O. M. Yag-hi, Science 2005, 310, 1166 – 1170.

[23] U. M)ller, Anorganische Strukturche-mie, Teubner, Stuttgart, 1992.

[24] S. Andersson, B. G. Hyde, InorganicCrystal Structures, Wiley-Interscience,New York, 1989.

[25] F. Liebau, Structural Chemistry of Sili-cates, Springer, Berlin, 1985.

[26] L. Pauling in Theory of Alloy Phases,American Society forMetals, Cleveland,1956.

[27] R. Nesper, Angew. Chem. 1991, 103,805 – 837; Angew. Chem. Int. Ed. Engl.1991, 30, 789 – 817.

[28] S. Han, J. V. Smith, Acta Crystallogr.Sect. A 1999, 55, 332 – 341.

[29] W. M. Meier, D. H. Olson,Handbook ofZeolite Structure Types 1987, Butter-worth, London, 1987.

[30] G. PVlya, Acta Math. 1937, 68, 145 – 254.[31] S. J. Chung, T. Hahn, W. E. Klee, Acta

Crystallogr. Sect. A 1984, 40, 42 – 50.

[32] M. T. Pope, A. M)ller, Angew. Chem.1991, 103, 56 – 70;Angew. Chem. Int. Ed.Engl. 1991, 30, 34 – 48.

[33] F. Boas, Race, Language and Culture,University of Chicago Press, Chicago,1940.

[34] E. Sapir, Language 1929, 5, 207 – 214.[35] B. L. Whorf, Language, Thought and

Reality, MIT Press, Cambridge, 1963.[36] M. Eddaoudi, J. Kim, N. Rosi, D. Vodak,

J. Wachter, M. OSKeeffe, O. M. Yaghi,Science 2002, 295, 469 – 472.

[37] G. FTrey, J. Solid State Chem. 2000, 152,37 – 48.

[38] a) D. M. Eigler, E. K. Schweizer, Nature1990, 344, 524 – 526; b) M. F. Crommie,C. P. Lutz, D. M. Eigler, Science 1993,262, 218 – 220; c) L. Bartels, G. Meyer,K. H. Rieder, Phys. Rev. Lett. 1997, 79,697 – 700.

[39] E. H. C. Parker, The Technology andPhysics of Molecular Beam Epitaxy,Plenum, New York, 1985.

[40] G. Steiner,Grammars of Creation, Faber& Faber, London, 2001; deutsche <ber-setzung: G. Steiner, Grammatik derSch�pfung, Carl Hanser, M)nchen,2001.

[41] R. Hoffmann, Am. Sci. 1990, 78, 14 – 15.[42] A. M)ller, Chemie und �sthetik – die

Formenvielfalt der Natur als Ausdruckder Kreativit�t, Zentrum f)r interdiszi-plin�re Forschung der Universit�t Bie-lefeld, Bielefeld, 1999, S. 7 – 21.

[43] H. Jonas in Philosopische Untersuchun-gen und metaphysische Vermutungen,Insel, Frankfurt, 1992, S. 209.

[44] In der Physik gibt es immer wieder Be-strebungen, aus grundlegenden Ans�t-zen wie Optimierungsprinzipien oderstatistischen Wahrscheinlichkeitsanaly-sen theoretisch m'glicher physikalischerGesetze die Gestalt dieser Gesetze oderdie beobachteten Naturkonstanten ab-zuleiten. Am bekanntesten ist wohl dasso genannte schwache anthropischePrinzip,[46] das besagt, dass der Grund,dass wir aus der Vielzahl der m'glichenentstehenden und vergehenden Univer-sen gerade in einem Universum leben,das genau die beobachteten physikali-schen Gesetze und Naturkonstantenaufweist, darin liegt, dass in einemUniversum mit anderen Gesetzen undKonstanten kein menschliches Lebenh�tte entstehen k'nnen.

[45] J. D. Barrow, F. J. Tipler, The AnthropicCosmological Principle, Oxford Uni-versity Press, Oxford, 1986.

Essays

3490 www.angewandte.de � 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Angew. Chem. 2006, 118, 3484 – 3490