Die Nanotechnologie

Archiv für Dezember 2011

Pigmente und zahlreiche andere Zusatzstoffe in Kunststoffen oder Lacken werden mit Hilfe nanotechnologischer Prozesse hergestellt. Das können beispielsweise Ruß oder hochdispersive Kieselsäuren sein. Derartige Produkte gibt bereits seit über 40 Jahren. Im Zuge des allgemeinen Hypes und Medienrummels um den innovativen Begriff „nano“ jedoch, bekommen sie kurzerhand im Nachhinein eine entsprechende Vorsilbe. Diesen Beitrag weiterlesen »

Die meisten in der Nanotechnologie genutzten Effekte, wurden der Natur nachempfunden. Beispielsweise können Fliegen an Wänden und Decken entlanglaufen, weil sie Nanometer große (bzw. kleine) Härchen an den Beinen besitzen, die eine perfekte Haftung ermöglichen. Ebenfalls sehr bekannt ist fast jedem der so genannte Lotuseffekt. Für das Abperlen des Wassers vom Blatt der Lotusblume sind nämlich feine Nanostrukturen verantwortlich. Diese verhindern zusätzlich das Anhaften von Schmutz-Partikeln. Auch von Muscheln wurde sich einiges abgeschaut. Im Kalk der Muschelschalen stehen organische und anorganische Partikel derart eng zusammen, dass diese Schalen außerordentlich stabil und belastbar sind. Auch in menschlichen Knochen lässt sich dieses Phänomen nachweisen. Bei Untersuchungen verschiedenster Brände wurde festgestellt, dass dabei immer unzählige Nanopartikel freigesetzt werden.

So wie Eric Drexler die Nanotechnologie beschreibt, ist sie bis heute sehr umstritten. Vielleicht ist sie jedoch gerade auch deshalb derart interessant und übt eine ungebrochen große Faszination auf viele Wissenschaftler aus. Die Fürsprecher behaupten, eine entwickelte Nanotechnologie würden den materiellen Wohlstand der gesamten Menschheit sichern können. Es wäre kein Problem mehr, das Weltall zu besiedeln und die Menschheit könnte unendlich fortbestehen. Die Gegner argumentieren jedoch ganz anders. Sie sehen durch den Missbrauch der Ergebnisse aus der Nanoforschung, eine erhöhte Katastrophengefahr. Der weltweite Terrorismus würde zunehmen, dies wiederum hätte totalitäre Staatsformen zur Folge. Bei Missbrauch der Gentechnik wäre das gesamte Bild Menschheit in Gefahr und sie würde schlimmstenfalls untergehen. Solche Horrorvisionen sind oft Bestandteil von Science-Fiction-Romanen oder –Filmen. Die Helden erleiden darin alle nur denkbaren negativen Folgen eines Missbrauchs dieser Technologie. Selbst die Wissenschaftler, die sich der negativen Denkweise nicht unbedingt anschließen, finden die Visionen von Eric Drexler übertrieben. Der eine oder andere wird ihn sogar als Science-Fiction–Autor belächeln. Diesen Beitrag weiterlesen »

Im Jahr 1959 hielt der US-amerikanische Physiker Richard Feynman am Caltech einen Vortrag. Dessen Titel lautete ins Deutsche übersetzt, etwa so viel wie: „Es gibt noch viel Spielraum nach unten“. Der Vortrag befasste sich mit denkbaren Möglichkeiten zur Manipulation bestimmter Materie auf deren atomarer Grundlage. Diese Rede wurde später von zahlreichen Wissenschaftlern aus der ganzen Welt als die Geburtsstunde der Nanotechnologie angesehen, obwohl das Wort „Nano“, in dem Vortrag nicht ein einziges Mal vorkam. Erst 1974 gebrauchte der japanische Wissenschaftler Norio Taniguchi die Begriffe Nanotechnik und Nanotechnologie. Die Forschungen und Erkenntnisse des japanischen Wissenschaftlers bezogen sich hautsächlich auf Halbleiterprozesse. Er zeigte damals erstmals denkbare Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnik auf. Damit inspirierte er zahlreiche weitere Wissenschaftler zu intensiver Forschungsarbeit.

Das erste, fast revolutionäre Ergebnis der Wissenschaft auf diesem Gebiet lieferte ein Rastertunnelmikroskop. Dieses wurde von den beiden Physikern Rohrer und Binning im Jahr 1981 vorgestellt und beide erhielten dafür später den Nobelpreis. Mit Hilfe dieses Mikroskops konnten zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit, Atome sichtbar gemacht werden. Für die Quantenphysik und dabei speziell für die Quantenmechanik bedeutete das einen riesen Fortschritt. Ein weiterer Forscher und Pionier in Bezug auf die Nanotechnik war der Wissenschaftler Eric Drexler. Seine Ideen für spezielle Materialien und die Konstruktion ganzer Maschinen aus einzelnen Atomen waren bahnbrechend. Neben aller Motivation zahlreicher Wissenschaftler, die Möglichkeiten der Nanotechnologie allumfassend zu erforschen und für die Praxis aufzubereiten, wurden jedoch auch einige kritische Stimmen laut.

Im Laufe der Zeit weitete sich der Begriff Nanotechnologie immer weiter aus. Es werden nicht mehr nur Materialien, Maschinen und Geräte betrachtet, die sich im Nanometerbereich bewegen und aus einzelnen Atomen oder Molekülen zusammengesetzt werden sollen. Auch in der Chemie hat der Begriff inzwischen Einzug gehalten. Er bezeichnet in diesem Wissenschaftszweig die Produktion von Nanomaterialien mit Hilfe chemischer Methoden.

Die Ideen von Eric Drexler werden nach wie vor von vielen Wissenschaftlern angezweifelt. Die meisten finden sie nicht praktikabel, obwohl es plausible wissenschaftliche Studien gibt. 1991 veröffentlichte Drexler auf Grundlage seiner Doktorarbeit ein Lehrbuch. Darin sind alle erforderlichen Schritte zur Realisierung seiner Theorien genau beschrieben. Bis heute gab es zahlreiche Experimente, die einige Visionen Drexlers erklären, es bleiben trotzdem viele Zweifel an der Realisierbarkeit etlicher Projekte. Ein gern zitiertes Beispiel hierfür ist der so genannte Nanomotor aus metallischen Stoffen. An seiner Realisierbarkeit wird nicht grundlegend gezweifelt. Es glaubt jedoch bisher niemand ernsthaft daran, dass so ein Gerät jemals ordentlich funktionieren wird. Die Wissenschaft geht heute davon aus, dass durch Absetzen von Feuchtigkeit aus der Atmosphäre auf einem derartigen Motor ein Wasserfilm gebildet würde. Dieser müsste dann zwangsläufig binnen kürzester Zeit zum Versagen des Motors führen. Der relativ dünne Oxidfilm, der bei Metallen, wie Aluminium, Eisen oder Stahl bei Kontakt mit der Luft entsteht, stört bei herkömmlichen Werkstücken meist überhaupt nicht. Bei Nanometallen jedoch, verhält sich das ganz anders. Deshalb wäre der Nanomotor nur dann funktionsfähig, wenn er nicht aus oxidationsfähigem Material bestünde. Soweit der heutige Kenntnisstand.