Nanotechnology
Bei dem Begriff Nanotechnologie handelt es sich um die Präparation, Aufbau, Kontrolle und Untersuchung von Materie auf der Nanometer (nm) Skala. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter - zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von ca. 80.000 nm. Die nm-Skala ist die Skala von Atomen und Molekülen.
Wahrscheinlich die erste wissenschaftlich/visionäre Abhandlung über Nanotechnologie war der berühmte Vortrag, den der Nobelpreisträger Richard Feynman vor der American Physical Society in 1959 hielt; der Vortrag hiess "There's Plenty of Room at the Bottom" (um den Vortrag im englischen Original zu lesen, klicken Sie hier). Kurz darauf folgte die experimentelle Bestätigung Feynmans Vision mit der Entwicklung neuer Methoden wie Tunnelmikroskopie, tief-UV-, Röntgen- und Elektronenstrahlithographie und molekulare Selbstorganisationsmethoden, sowie Fortschritte in der Chemie, der Physik und im Ingenieurwesen.
Nanomaterialien weisen aufgrund ihrer Grösse bzw. der kleinen Längsskala von Strukturen besondere Eigenschaften auf. Ein besonders altes Beispiel dafür ist die Verwendung von Gold-Teilchen in nm Grösse, um das Glas in mittelalterlichen Kirchenfenstern rot zu färben, auch wenn damals niemand wusste, dass Nanomaterialien im Einsatz waren. Die besonderen Eigenschaften von Nanomaterialien entstehen aufgrund von Quanteneffekten, vergrösserter spezifischer Oberfläche und der phasengetrennten Vermengung unterschiedlicher Materialien auf kleiner Längsskala. Einige Beispiele von Nanomaterialien sind
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Nanokristalline, hochporöse Metalloxidschichten, die mit funktionellen Monolagen chemisch modifizert werden können. Solche Schichten können z.B. für Solarenergie, elektronische Displays, intelligente Fenster, neuartige Batterien und Sensoren verwendet werden.
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Nanotubes aus Kohlenstoff und anderen Materialien, die hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, Elektronenemission und extrem hohe mechanische Stärke in einem Material vereinen.
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Verbundwerkstoffe aus Polymeren und Nanomaterialien, z.B. polymer/Nanotube Verbundmaterialien, die verbesserte mechanische und elektronische Eigenschaften bei niedrigen Dotierungsgraden erreichen.
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S-layer Proteinkristalle, die für Ultrafiltration oder als Gitterstrukturen für nanoelektronische Bauelemente eingesetzt werden können.
Ein wesentlicher Teil der Nanotechnologie ist die Entdeckung neuer Methoden, um Materie zu strukturieren. Auf der einen Seite zählen Methoden wie Elektronenstrahllithographie dazu. Vielleicht von noch tieferer Bedeutung, wenngleich noch weiter von Einsetzbarkeit entfernt, ist die Entwicklung von "unten nach oben" Herstellverfahren. Die heutige Elektronik setzt auf Herstellung von Strukturen "von oben nach unten", nach einer Methode analog zur Arbeit eines Bildhauers, der aus einem grossen Stein ein Kunstwerk dadurch erzeugt, dass er alles enfernt, was nicht dazu gehört. Neue Methoden der Selbstorganisation setzen intelligente Chemie und ein Verständnis von Selbstorganisation in der Natur ein, um komplexe Materialien und Systeme vom den Grundbausteinen aus aufzubauen. Beispiele hierfür sind der Aufbau organisierter Nanopartikel-Gitterstrukturen durch molekulare Erkennungsprozesse, die Formation komplexer Strukturen in Block-Copolymeren und die Herstellung synthetischer Opalstrukturen durch kontrollierte Polymerisation.
Auch wenn erste auf Nanotechnologie basierende Produkte gerade anfangen auf den Markt zu kommen, wird das Potenzial des Marktes in naher Zukunft auf Milliarden von Euro anwachsen. Nanotechnologie wird im Allgemeinen als eine der Schlüsseltechnologien für das 21. Jahrhundert bezeichnet.
Ein guter Link (auf Englisch) über Nanotechnologie ist hier zu finden.
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