Nanotechnologie

Wir alle werden Zeitzeugen einer unglaublichen Entwicklung, die sich in den letzten 20 Jahren wie eine neue Evolution ausbreitete und die durchaus mit der Entstehung des Lebens vergleichbar ist. Auch damals war es ein sogenannter „bottom up“ Prozess, bei dem sich die kleinsten Bausteine, die Atome und Moleküle zusammenfanden und zu größeren, komplexeren Bauteilen anordneten. Der Mensch hat in den letzten Jahrzehnten gelernt, die Welt der Atome und Moleküle sichtbar zu machen, um sie gezielt zu manipulieren. Er hat gelernt feine Strukturen zu erzeugen und das Zusammenspiel der Atome zu beeinflussen. Die Komplexität dessen was der Mensch heute leisten kann, ist im Vergleich zur Natur durchaus noch sehr bescheiden, die daraus resultierenden Produkte sind aber heute durchaus schon beeindruckend.


Die Nanotechnologie gilt nicht nur als die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, sie stellt es auch jeden Tag neu unter Beweis. Damit ein aktueller Sandy-Bridge-Prozessor von Intel in  unserem Computer seine Arbeit verrichten kann, benötigt er derzeit 2,3 Milliarden  Transistoren, die dabei nur noch eine durchschnittliche Größe von 32 nm besitzen. Nur so kann es gelingen, dass der Intel Chip lediglich die Größe eines Fingernagels besitzt. Das Bild  zeigt den Blick auf einen Siliziumwafer, eine kreisrunde, etwa ein Millimeter dicke Scheibe, die aus einkristallinen Rohlingen, den sogenannten Ingots, hergestellt wird und die als Grundplatte für  elektronische Bauelemente, wie Prozessoren dient.

1988 wurde der GMR Effektes (giant magnetoresitance effect) entdeckt, ein Quanten mechanischer Effekt, der auf nanometerdicken, magnetischen Schichten beruht und eine komplett neue Festplattengeneration ermöglichte, die 1997 durch IBM ihre Markteinführung hatten. Nach nur 10 Jahren hatte diese neue Festplattengeneration eine 100 % Markt Durchdringung erzielt und ist der Grund für immer größere Speichermedien. Die Entdeckung wurde 2007 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Diese herausragenden Festplatten brauchen zur Informationsspeicherung heute immer noch zigtausende von Atomen pro Bit.  Die nächste Revolution hat aber auch hier bereits begonnen. So hat ein deutsch-amerikanisches Forscherteam einen sogenannten Nano-Magnetspeicher entwickelt, dessen Speicherfähigkeit der des menschlichen Erbmaterials entspricht, also für 1 Bit nur noch 12 Atome benötigt. Noch ist diese Technik aber nicht serienreif.


Auch unsere Mobilität wird sich durch die Nanotechnologie grundlegend verändern. Verbessern Antireflexschichten auf der Windschutzscheibe des Autos lediglich den Komfort des Autofahrens oder verhindern Kratzfestschichten beim Autolack lediglich Beschädigungen, so sind Elektroautos ohne Nanotechnologie völlig undenkbar, da erst die Nanotechnologie die Entwicklung von leistungsstarken Batterien zulässt.


Die Energiegewinnung, die Energiespeicherung oder neue Leuchtquellen (OLED etc.) sind weitere Beispiele, wie die Nanotechnologie unser Leben ändert. Das nebenstehende Bild zeigt den Prototyp eines flexiblen aus OLEDs bestehenden Farbdisplays.
Die Tatsache, dass Nanoteilchen vollkommen transparent sind und sich damit auch transparent in bestehende Lacke, Gläser oder Kunststoffen einarbeiten lassen, ermöglicht es sehr elegant, die Eigenschaften der Nanomaterialien in komplexere Werkstoffe zu übertragen. Dies alles wird noch komplettiert durch die Tatsache, dass sich in der „Nanowelt“ die Materialeigenschaften, die man bisher kannte, teilweise komplett ändern. So wird das Weißpigment Titandioxyd ein UV Absorber oder Eisenoxydteilchen superparamagnetisch, womit sie für die Krebsbekämpfung eingesetzt werden können.

Die Nanotechnologie revolutioniert die Informationsgewinnung und Informations-verarbeitung, Sensoren werden empfindlicher, Aktoren erledigen immer komplexere Aufgaben an immer unzugänglicheren Orten. Wir werden auf die Nanotechnologie nicht mehr verzichten wollen und können, da wir ohne Sie entscheidende Informationen nicht mehr oder nur noch verspätet oder nur stark verdünnt erhalten. Auch eine Energiewende weg von fossilen und nuklearen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien wird es ohne Nanotechnologie nicht geben, da Sie für die Energiegewinnung (-umwandlung), den Energietransport und insbesondere die Energiespeicherung grundlegenden Charakter besitzt. Ganz zu schweigen von den immensen Möglichkeiten, die die Kleinheit der Nanotechnik ermöglicht auch in der Medizin und der Medizintechnik ermöglicht, durch neue Diagnose und völlig neue Heilverfahren.

 

 

 
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