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Nanotechnologie - Chancen und Risiken
Der Begriff "Nanotechnologie" leitet sich vom griechischen Wort "nanos" ab. "Nanos" heisst "Zwerg". Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter. Ein Millimeter enthält eine Million Nanometer.

Die Nanotechnologie wird das Leben der Menschen verändern, meinen Experten. Die neue Technologie wird, so sind sie überzeugt, einen Meilenstein in der Entwicklung der Menschheit setzen wie etwa die Erfindung der Elektrizität, des Flugzeugs oder des Computers.

Die Nanotechnologie ist keine neue Bezeichnung für eine neue wissenschaftliche Disziplin. Der Begriff umschreibt die Forschung oder die Produktion von Materialien, welche zu einem gewissen Teil aus Teilchen bestehen, welche kleiner als 100 nm gross sind. Nanomaterial kann, muss aber nicht, ausschliesslich aus Nanopartikeln bestehen.

Nanomaterial erhält man entweder durch Zerkleinerung von natürlich entstanden Stoffen wie Gold, Kohlenstoff oder Silikaten oder durch die künstliche Herstellung von Teilchen mit einer typischen Kristallstruktur. Die Letzteren nennt man Nanotubes und Buckyballs.

Die Nanotechnologie gilt als eine Schlüsseltechnologie der Zukunft. Sie umfasst alle Produktionstechniken und Produkte, die sich in der Grössenordnung von 1 bis 100 Nanometer d.h. Milliardstelmeter bewegen. Damit zielt die Nanotechnologie auf die konstruktive Beherrschung von Grössenordnungen, die den kleinsten funktionellen biologischen Strukturen entsprechen. Im Bereich der Moleküle und Atome verlieren die disziplinären Unterscheidungen zwischen Physik, Chemie und Biologie an Bedeutung. Das Verständnis der kleinsten Strukturen der Natur ermöglicht auch gezielte Veränderung auf atomarer Ebene und damit die Herstellung von sehr präzisen nanotechnologischen Produkten.

Der Nanotechnologie mangelt es bisher an einer klaren Abgrenzung zur bisher bekannten Mikrotechnologie. Die Namensgebungen und Definitionen sind noch sehr uneinheitlich.

Die Nanotechnologie ist eine grundlegend neue Entwicklung in der industriellen Produktion. Die Nanotechnologie wiederspiegelt den heutigen Trend, in der Produktentwicklung Dinge zu verkleinern und zu miniaturisieren. Ein Beispiel dazu ist die Herstellung von immer schneller arbeitenden Computerchips, grösseren Speicherkapazitäten, wirkungsvolleren Batterien und Speichermöglichkeiten der elektrischen Energie, hauchdünnen Oberflächenbeschichtungen von Materialien, nanotechnische Kunststoffanwendungen oder den sogenannten "Fähren" in der Arzneimittelherstellung.

Nanopartikel versprechen, im Gegensatz zu ihrer winzigen Grösse von einigen Milliardstel Metern, ein riesiges Anwendungspotenzial. So hoffen beispielsweise Mediziner und Pharmazeuten, zukünftig mit Hilfe dieser Teilchen aus wenigen Dutzend bis einigen Tausend Atomen, Medikamente gezielt in bestimmte Zellen einschleusen zu können. Ausserdem spielen die Nanopartikel aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften eine immer grössere Rolle bei der Herstellung von Beschichtungen, Lacken oder Klebern. Mit zunehmender Nutzung dieser Alleskönner drängt sich nun die Frage auf, ob Nanopartikel auch gesundheitsschädlich oder umweltbelastend sein können. Ihre Auswirkungen sind nicht genügend erforscht, um darauf zufriedenstellend zu antworten.

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Neue Gesetze, neue Eigenschaften, neue Produkte

Mit der Nanotechnologie werden nicht nur Wissensgrenzen überschritten, sondern auch einige naturwissenschaftliche Gesetze müsse neu überdacht und allenfalls ergänzt bzw. neu formuliert werden.

Stoffe verhalten sich im Nanopartikelbereich zum Teil völlig anders als früher beobachtet werden konnte.

Bei Stoffen unter einer Grösse von ca. 50 nm gelten nicht mehr die Gesetze der klassischen Physik, sondern die Regeln der Quantenphysik. Aus der Schulphysik ist vielleicht noch bekannt, dass bei abnehmendem Körperdurchmesser das Verhältnis zwischen der Körperoberfläche und der Körpermasse steigt.

Das bedeutet, dass sich bei sehr kleinen Körpern die Körpermasse auf eine besonders grosse Körperoberfläche verteilen kann. Es befinden sich anteilmässig mehr Atome an der Körperoberfläche als im Körperinnern.

Stoffe wie Nanopartikel verhalten sich daher bei physikalischen und chemischen Prozessen viel reaktiver als grössere Partikel.

Stoffe, welche im Normalzustand elektrischen Strom nicht leiten, also isolierend wirken, sind plötzlich im Nanopartikelbereich elektrisch leitend. Substanzen, welche bisher in Flüssigkeiten als unlöslich betrachtet wurden, sind als Nanopartikel in denselben Flüssigkeiten löslich.

Andere Stoffe zeigen als Nanopartikel völlig andere Eigenschaften wie der Farbe oder der Durchsichtigkeit usw.

Die Erfindungen der Nanotechnologie haben der industriellen Produktion viele weitere Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.

Das Wissen der Nanotechnologen hat längst in der industriellen Produktion u.a. der Elektronik-, der Kosmetik-, der Pharma-, der Lebensmittel-, der Haushaltwaren- und der Verpackungsindustrie Eingang gefunden.

Bei selbstreinigenden Produkten wie etwa Backöfen wurden längst nanotechnologische Erkenntnisse in die Produktfertigung integriert. Die Produkte müssen im Verkauf nicht als Waren bezeichnet werden, welche mit nanotechnologischen Wissen hergestellt wurden. Beim Kauf von Waren können daher Konsumentinnen und Konsumenten die Produkte nicht als solche mit einem nanotechnologischen Hintergrund erkennen.

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Weiterführende Informationen
Physik: Grundlagenforschung
Erlebnis Naturwissenschaften
Nanopartikel-Testhandbuch setzt Standards NanoConvention Dialog-Plattform für Nanotechnologie

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