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Kultur

Die Mini-Vision

Der Nanotechnik wird ein riesiges Potenzial zugeschrieben. Doch die Arbeit mit dem Mikrokosmos ist schon längst keine Zukunftsmusik mehr. Aber was genau versteht man eigentlich darunter?

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Die glühenden Drähte sind nur acht bis zehn Atome breit

Für Nano-Forscher kann die Welt nicht klein genug sein. Wollte man eine Faser von einem Nanometer Dicke erhalten, müsste man ein Haar in 50.000 Teile spalten. Ein Millionstel Millimeter ist die Größenordnung, in der Nano-Experten denken. Die Technik aus dem Zwergenreich ("nanos" ist griechisch und bedeutet Zwerg) soll mit revolutionären Produkten unser Leben umkrempeln. "Nanotechnologie wird die Gesellschaft ungeheuer verändern - ähnlich wie die Dampfmaschine oder der Computer", schwärmt der Münchner Nano-Physiker Wolfgang Heckl.

Die Anfänge

Magnetische Nanopartikel

Neuheit der Nanotechnologie: Magnetische Nanopartikel, die so klein sind, dass sie in Tumorzellen eingeschleust werden können.

Schon vor 2500 Jahren formulierte der griechische Philosoph Demokrit die Atom-Hypothese: Alle Materie besteht aus kleinsten Einheiten, zwischen ihnen ist leerer Raum. Die Vielfalt der Natur entsteht durch die Kombination verschiedener Atome.

Dies sei "die wichtigste und fruchtbarste Hypothese, die je über die Natur aufgestellt wurde", befand mehr als zwei Jahrtausende später der US-amerikanische Physiker Richard Feynman. "There's plenty of room at the bottom" ("Dort unten ist eine Menge Platz"), prophezeite der spätere Nobelpreisträger Feynman im Dezember 1959 bei einem Vortrag, der heute als Startschuss der technischen Eroberung der atomaren Welt gilt. Wie klein, lautete seine Frage, lassen sich Maschinen bauen? "Kein Gesetz der Physik verbietet es, Dinge Atom für Atom zu bauen."

Das Tor zur Welt der Atome stießen dann 1982 Gerd Binnig und Heinrich Rohrer im Schweizer IBM-Labor Rüschlikon auf: Sie entwickelten das Rastertunnelmikroskop, mit dem sich Atome nicht nur beobachten, sondern auch verschieben lassen. Vier Jahre später erhielten sie dafür den Nobelpreis.

Das Zauberwort des 21. Jahrhunderts

"In keinem anderen Bereich hat die Technologie des Allerkleinsten bereits so viele Anwendungen gefunden wie in den Materialwissenschaften", sagt Christian Röthig, Geschäftsführer des Forschungszentrums für Funktionale Nanostrukturen der Universität Karlsruhe. Es gibt schmutzabweisende Nano-Beschichtungen für Fliesen, Arbeitsplatten und Dachziegel. Spezielle Nano-Farben sorgen dafür, dass sich Grafitti einfach abwischen lassen – wie Kreide von einer Tafel.

Auch auf dem stillen Örtchen werden Nano-Materialien eingesetzt. Eine japanische Firma bietet kleine Kästchen als "Gestank-Fresser" an, in denen drei bis fünf millionstel Millimeter winzige Goldstäubchen Moleküle aus Toiletten-Dünsten zerlegen und so für Frische im WC sorgen.

Einsatz in Fahrzeugen

Der Autohersteller Audi setzt Nanotechnologie für die Verglasung der Cockpit-Instrumente in einem seiner Modelle ein, um diese blendfrei zu machen. Dabei wird die Oberfläche so strukturiert, dass einstrahlendes Sonnenlicht zu den Seiten abgelenkt wird. BMW forscht an Beschichtungen mit Lotusblüten-Effekt. Von den feinen Nanostrukturen auf den Blattoberseiten der Lotusblumen perlt Wasser ganz leicht ab und nimmt allen Schmutz mit.

Bücher lassen sich schon jetzt mit Nanomaterialien konservieren. Im Saarbrücker Institut für Neue Materialien (INM) werden alte Bücher in ein Verfestigungs-Gel voller Nanopartikel getaucht. Die Teilchen bilden ein Stützkorsett um die brüchigen Papier-Fasern.

Schutz vor weitaus gefährlicheren Attacken sollen kugelsichere Westen aus Nanomaterialien bieten. Chinesische Forscher haben aus nur rund zehn Nanometer dünnen Kohlenstoff-Röhrchen ein extrem robustes Garn mit bis zu 30 Zentimeter langen Fäden gesponnen. Da diese so genannten Nanotubes auch elektrischen Strom leiten, könnten daraus gewebte Stoffe nicht nur Kugeln, sondern auch elektromagnetische Felder abhalten, berichten die Physiker um Shoushan Fan von der Tsinghua Universität in Peking im britischen Fachblatt "Nature".

Utopien

Allzu forsche Prognosen, wie etwa von selbstständigen Nanorobotern, beurteilen die Experten jedoch skeptisch. "Es ist beispielsweise fraglich, ob es tatsächlich einmal ein Nanometer-kleines Mini-U-Boot geben wird", sagt der Biophysiker Heckl.

Die Nano-Welt folgt ihren eigenen Regeln. "Eine Nanomaschine ist nicht bloß ein verkleinertes großes Ding", betont Heckl. "Man kann nicht einfach das Differenzialgetriebe eines Autos ein paar Tausend Mal kleiner bauen und schon hat man den Antrieb eines Mini-U-Boots. Federn an den Arm hängen und losfliegen, das hat schließlich auch nicht funktioniert."

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