Das Geheimnis der weltberühmten Geigen Bei Stradivari stimmte die Chemie

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Die italienischen Geigenbaumeister Stradivari und del Gesù setzten auf chemische Hilfsmittel, um ihren Instrumenten den einzigartigen Klang zu verleihen. Dies zeigt die Studie eines internationalen Forscher-Teams unter Beteiligung des Paul-Scherrer-Instituts.

Villigen/Schweiz – Die Geigen von Antonio Stradivari aus dem 17. und 18. Jahrhundert sind weltberühmt: Für viele gilt er als der beste Geigenbauer der Geschichte, und seine Saiteninstrumente werden teilweise für viele Millionen Euro gehandelt. Vergleichbares Ansehen kommt den Geigen von Guarneri del Gesù zu, der wie Stradivari im italienischen Cremona ansässig war.

Für die Wissenschaftswelt war es lange Zeit ein Rätsel, wie die alten Meister solch außergewöhnlich lebhaft klingenden Instrumente gefertigt haben. Ist ihr Geheimnis die Bauart? Verwendeten die Instrumenten-Bauer ein Holz besonderer Qualität, dessen Zusammensetzung aufgrund der veränderten klimatischen Bedingungen nicht reproduzierbar ist? Oder sind es sogar holzzersetzende Schimmelpilze, die dafür sorgen, dass selbst ein sehr leise gespielter Ton in einer großen Konzerthalle weithin hörbar ist?

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Wo gehobelt wird...

Eine Studie unter Leitung von Hwan-Ching Tai an der National Taiwan University in Taipeh bestätigt nun eine andere Theorie: Die alten Meister behandelten das Geigenholz mit Chemikalien, welche die Struktur des Holzes nachhaltig veränderten. Das zeigten Untersuchungen zur chemischen Zusammensetzung des Geigenholzes am Paul-Scherrer-Institut (PSI).

Da die wertvollen Originalgeigen nicht für Messungen verfügbar sind, musste das Forscherteam einen aufwändigen Umweg für die Probenbeschaffung in Kauf nehmen. Über drei Jahrzehnte hinweg sammelten sie Hobelspäne und Holzsplitter, die bei Reparaturen der Instrumente anfielen. Diese wurden jetzt an der Phoenix-Strahllinie der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS vermessen und mit modernen Geigenholzproben verglichen.

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Die Chemie macht die Musik

In den Analysen der Geigenhölzer gab es eine auffällige Gemeinsamkeit. „Wir haben uns den Gehalt und die Verteilung von leichten Elementen in den Holzproben mit der Methode der Röntgenspektroskopie angesehen“, sagt PSI-Forscher Thomas Huthwelker vom Labor für Femtochemie. „Dabei fanden wir unter anderem, dass in allen Proben der Guarneri-Geigen relativ hohe Mengen Aluminium gleichmäßig im Holz verteilt waren.“ Auch mehrere Proben von Stradivari-Geigen enthielten erhöhte Mengen Aluminium.

Nach Ansicht der Forscher spricht diese gleichmäßige Verteilung dafür, dass das Holz chemisch behandelt wurde. Plausibel sei etwa, dass das Material in stark konzentrierte aluminiumhaltige Lösungen eingelegt wurde. Dafür käme Alaun infrage, ein Kalium-Aluminium-Sulfat. Die Aluminium-Atome vernetzten wahrscheinlich die einzelnen Holzfasermoleküle miteinander – und stabilisierten das Holz so von innen heraus, vermuten die Wissenschaftler. „Natürlich können wir nicht wissen, was genau damals geschehen ist“, sagt Huthwelker. „Aber eine derartige Behandlung wäre eine gute Erklärung. Es passt alles zusammen.“

Mit Kochsalz zum Klassiker

Neben der Röntgenspektroskopie bedienten sich die Forscher noch anderer analytischer Methoden, um den Geheimnissen der Cremona-Geigen auf den Grund zu gehen. Bei allen Messungen zeigte sich laut Studie eine „unnatürliche elementare Zusammensetzung“ des Holzes.

In den Proben der Stradivari-Geigen fanden die Wissenschaftler hohe Mengen Natrium, Chlor und Kalium, was auf eine Behandlung mit Pottasche oder gewöhnlichem Kochsalz hindeutet. Auch Pottasche bricht die Polymermoleküle des Holzes teilweise auf und führt zu einer bleibenden Strukturveränderung. Kochsalz wiederum verhindert die Austrocknung des Holzes. Bei den Guarneri-Geigenproben wiesen die Forscher Kalzium nach, was für eine Behandlung mit Kalk sprechen würde. Genau wie Pottasche hilft es dabei, Harzreste, Zucker, Öle und andere unliebsame Verunreinigungen im Holz zu entfernen.

„Unsere Daten lassen vermuten, dass die alten Meister werkstofftechnische Experimente durchführten, um Resonanzkörper mit einzigartigen Eigenschaften zu erschaffen“, schreiben die Studienautoren. Die alten Geigenbaumeister wussten unbehandeltes Holz scheinbar wenig zu schätzen – ganz im Gegensatz zu vielen modernen Geigenbauern.

Originalpublikation: C.-K. Su, S.-Y. Chen, J.-H. Chung, G.-C. Li, B. Brandmair, T. Huthwelker, J.L. Fulton, C.N. Borca, S.-J. Huang, J. Nagyvary, H.-H. Tseng, C.-H. Chang, D.-T. Chung, R. Vescovi, Y.-S. Tsai, W. Cai, B.-J. Lu, J.-W. Xu, C.-S. Hsu, J.-J. Wu, H.-Z. Li, Y.-K. Jheng, S.-F. Lo, H. Ming Chen, Y.-T. Hsieh, P.-W. Chung, C.-S. Chen, Y.-C. Sun, J. C. C. Chan, H.-C. Tai: Materials Engineering of Violin Soundboards by Stradivari and Guarneri, Angewandte Chemie International Edition, 01. Juni 2021 (online); DOI: 10.1002/anie.202105252

* B. Osterath, Paul-Scherrer-Institut (PSI), 5232 Villigen/Schweiz

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