Nanotechnologie

Wo Nanotechnologie bereits eingesetzt wird

Kugelförmige Carbonyleisenpulver-Partikel: Es wird bei der Herstellung von Diamantwerkzeugen, mikrowellenabsorbierenden Materialien und in Spulenkernen von elektronischen Bauteilen verwendet.

Kunststoff mit Silberplättchen: Silber besitzt die höchste elektrische Leitfähigkeit aller Metalle. Winzige Silberplättchen verbunden mit nicht leitenden Materialien wie Kunststoff, erhöhen die Einsatzmöglichkeit von diesen Kunststoffen.

SlurryGloss - ein umweltschonender Autolack: Bei diesem Klarlack werden organische Lösemittel durch Wasser ersetzt. Dadurch ist der Lack umweltschonender. Das Bild zeigt Lackpartikel während eines bestimmtes Produktionsschrittes. Nach dem Auftragen verschmelzen sie zu einer dichten Schicht.

Keroflux: Ein Fließverbesserer, der dafür sorgt, dass Dieselmotoren im Winter besser anspringen. Der Grund: Diesel enthält Wachspartikel, sogenannte Paraffine, die bei kalten Temperaturen großflächige Kristalle bilden und somit der Diesel schlechter fließt. Keroflux hemmt den Kristallwachstum.

Pigment Paliocrom Orange: Sie werden in der Autolackierung eingesetzt, bestehen aus Aluminiumplättchen, die mit wenigen Nanometern Eisenoxid überzogen sind.

Pickering-Emulsionen: Sind wasserunlösliche Stoffe in Wasser verteilt. Dabei wird eine Flüssigkeit in Tröpfchenform in einer anderen Flüssigkeit verteilt. Unter anderem wird dieses System bei der Herstellung von Sonnencremen verwendet.

Neopor: Ein Dämmungsmaterial, das aus treibmittelhaltigem Polystyrolgranulat besteht. Auf dem Foto: Der Grundzustand der perlförmigen Granulat-Partikel, nachdem sie zu Schaumstoffblöcken weiterverarbeitet wurden.

Isitect: Nanoporöser Schaumwird als Dämmstoff für Gebäude, Autos, Flugzeuge oder Kühlgeräte verwendet. Die Wärmeleitfähigkeit des Schaums kann bis auf ein Drittel von herkömmlichen Schäumen reduziert werden. Das spart Material und führt zu einem niedrigerem Energieverbrauch.

Metal Organic Frameworks: Hochporöse organische Gerüstsubstanzen, die Gase wie Wasserstoff oder Erdgas speichern können. Die würfelförmigen Nanostrukturen bestehen aus einem dreidimensionalen metallorganischen Gerüst. Diese Nanowürfel könnten in Zukunft die Energieversorgung von elektronischen Geräten ermöglichen.

Astacin-Novomatt: Eine Ledermattierung, die zur Beschichtung eingesetzt werden kann und dafür sorgt, dass Leder einen weichen Griff erhält und vor Verschmutzungen geschützt wird.

Textilfasern mit Nanoteilchen: Die Nanopartikel weisen Schmutz und Wasser ab, indem sich die Nanoteilchen so eng auf der Oberfläche verteilen, dass kein Staubpartikel mehr zwischen sie passt. Die Nanobeschichtung wird bei Zelten, Markisen oder Sonnenschirmen verwendet.

Kugelförmige Carbonyleisenpulver-Partikel: Es wird bei der Herstellung von Diamantwerkzeugen, mikrowellenabsorbierenden Materialien und in Spulenkernen von elektronischen Bauteilen verwendet.

Sueddeutsche Zeitung vom 19.04.2011

Was ist "Nanotechnologie"?

Nanotechnologie ist eine Schlüsseltechnologie des 21.Jahrhunderts. Die Vorsilbe Nano entstammt dem Wort "nanos" (v. altgriech.νάνος [nános] „Zwerg“). Die Größenordnung bezieht sich vom Einzelatom bis zu einer Strukturgrößevon 100 Nanometern(nm). Ein Nanometerist ein Milliardstel Meter (10^-9 m). Diese Größenordnung bezeichnet einen Grenzbereich, in dem die Oberflächeneigenschaftengegenüber den Volumeneigenschaften der Materialien eine immer größere Rolle spielen und zunehmend quantenphysikalischeEffekte berücksichtigt werden müssen. In der Nanotechnologie stößt man also zu Längenskalen vor, auf denen besonders die Größe die Eigenschaften eines Objektes bestimmen (größeninduzierten Funktionalitäten).

Die Nanotechnologie befasst sich mit der Untersuchung, Herstellung und Anwendung von Strukturen unter 100 Nanometern (nm), der Forschung in der Clusterphysikund Oberflächenphysik, Oberflächenchemie, der Halbleiterphysik, aufGebieten der Chemieund bisher noch im begrenzten Rahmen in Teilbereichen des Maschinenbausund der Lebensmitteltechnologie (Nano-Food).

Ursprünge der Nanotechnologie

Als "Vater der Nanotechnologie" gilt der amerikanische Physiker Richard Phillips Feynman(1918 - 1988). Wegen seiner bedeutenden Beiträge zur theoretischen Quantenphysik zählt er zu den großen Wissenschaftlern des letzten Jahrhunderts und erhielt 1965 den Nobelpreis für Physik. 1959 hielt Feyman auf dem jährlichen Treffen der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft am California Institute of Technology eine visionäre Rede. Ihr Titel: „There’s Plenty of Room at the Bottom“(Es gibt sehr viel Platz am unteren Ende). Damit meinte er das untere Ende der Längenskala. Den Begriff Nanotechnologie verwendete Feyman jedoch nicht. Erst der Japaner Norio Taniguchiprägte diesen Begriff 1974, indem er die Herstellungsmethoden mit einer Präzision im Nanometerbereich definierte.

Der Schlüssel zur Nanowelt wurde 1981 durch die Erfindung des Rastertunnelmikroskops (engl. scanning tunneling microscope, STM) gefunden. Der deutsche Forscher Gerd Binnig und sein Schweizer Kollege Heinrich Rohrer wurden dafür 1986 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.