Nanotechnologie-Quiz

Ein Nanometer ist der Milliardste Teil eines Meters. Ein Nanometer ist damit rund 70.000 mal dünner als ein menschliches Haar, das rund 70 Mikrometer im Durchmesser misst. Ein Wasserstoffatom ist rund 0,1 Nanometer groß.

Nanometergroße Minimaschinen, die einzelne Atome manipulieren können oder als Nano-U-Boote durch den menschlichen Blutstrom kreisen – schon im Jahr 1959 waren solche Dinge für den amerikanischen Physiker Richard Feynman nur eine Frage der Zeit, nicht aber der Machbarkeit. In seiner berühmt gewordenen Rede mit dem Titel „Dort unten ist noch viel Raum“ konstatierte er: „Die Prinzipien der Physik, so weit ich es sehe, sprechen nicht gegen die Möglichkeit, die Dinge Atom für Atom zu bewegen.“

1991 entdeckten Nanowissenschaftler die „Nanotubes“, kleinste Röhrchen aus Kohlenstoffatomen. Sie gelten heute als mögliche Grundbausteine für zukünftige Nanomaschinen und -bauteile. Obwohl sie im Prinzip nur aus einem einschichtigen, zusammengerollten Kohlenstoffnetz bestehen, sind Nanotubes zehnmal zugfester als Stahl und fast doppelt so stabil wie Diamant, das bislang härteste Material der Welt.

Das renommierte Wissenschaftsmagazin „Nature“ veranstaltete in Tokio seinee erste internationale Nanotechnologiekonferenz. Im gleichen Jahr stellte das Institute for Scientific Information fest, dass die Vorsilbe „nano…“ unter den neuen Fachjournalen besonders häufig vertreten sei.

Kohlenstoff existiert in unterschiedliche Formen: als Diamant, als Graphit, als Nanoröhrchen – und auch als so genannte Fullerene. In die kugelförmige Struktur dieser „Käfige“ – der bekannteste Vertreter mit 60 Kohlenstoffatomen besitzt exakt die Form eines herkömmlichen Fussballs – lassen sich Metallverbindungen einschließen. Es entstehen Metallofullerene mit einzigartigen elektronischen Eigenschaften, die sie für die IT- Industrie beispielsweise als „Nano“- Datenspeicher interessant machen.

In Fassadenanstrichen, Verputz oder Beschichtungen sorgen Nanoteilchen mittels „Lotuseffekt“ für eine schmutzabweisende Oberfläche. Die nanometergroßen Rillen oder Schüppchen lassen dabei Wasser und Schmutz, aber auch Bakterien, ohne Rückstände abperlen. Abgeschaut haben sich dies Bonner Forscher von der Mikrostruktur der Lotusblätter, die durch eine Kombination von stark gewölbten oder noppenförmigen Hautzellen und der Absonderung von Wachskristallen wasserabweisend sind.

Wissenschaftler des amerikanischen Rensselaer Nanotechnology Center haben dazu eine verblüffend simpel erscheinende Technik entwickelt und erfolgreich getestet: Sie nutzten einen ganz normalen Tintenstrahldrucker, um Nanoröhrchen-Muster auf Papier und Kunststoffoberflächen zu drucken. Die Forscher füllten für ihr Verfahren eine kommerzielle Tintenpatrone mit einer Lösung aus Nanoröhrchen in Wasser. Der Drucker erzeugte dann ein Muster aus den Röhrchen ähnlich einem normalen Bild. Mit einem entscheidenden Unterschied: Weil die Nanoröhrchen gute Leiter sind, können auf diese Weise leitfähige Beschichtungen gedruckt werden.

1998 entwickelten Forscher des IBM Nanotechnologieprogramms den ersten Nanotube-Transistor. Ein einzelnes Nanoröhrchen wurde dafür auf einen Silizium-basierten Feldeffekttransistor appliziert. Das Nanotube fungiert dabei als Gate, die Schalterkomponente, die Source- und Drain-Elektrode des Transistors verbindet.

Sie sind aus Gold gemacht und eine Million Mal feiner als das Haar eines Menschen: die dünnsten Drähte der Welt. Physiker der Universität Würzburg erzeugten sie durch Aufdampfen von Goldatomen auf Plättchen aus Germanium. Dank eines ausgeklügelten Verfahrens ordneten sich die Goldatome von ganz alleine zu geradlinigen, parallel verlaufenden Ketten an.

Mehr als 300 solcher Produkte sind bereits auf dem Markt, viele davon lassen sich über das Internet bestellen. Das antibakteriell wirkende Nanosilber wird als Zusatz zum Beispiel Farben und Kosmetika beigefügt und dient zur Beschichtung von Oberflächen. Es soll die Produkteigenschaften verändern und Haushaltsgegenstände sauberer machen. Verpackungen, die dafür sorgen sollen, dass Obst und Gemüse auch nach langer Lagerung frisch aussieht, angeblich keimtötende Computertastaturen oder geruchshemmende Socken und Unterwäsche, Kosmetika, Zahnbürsten, Wischtücher, Farben und Waschmaschinen. Bedenklich daran: Nanopartikel besitzen eine hohe biologische Mobilität und können dadurch gesundheitsschädigend wirken. Noch sind die Risiken allerdings ungenügend untersucht.