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Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung

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NEWS Nano im Alltag: Großes Potenzial für Verbraucher und Industrie Rückblick: Veranstaltungen und Messen Nanotechnologie an der FH Gießen-Friedberg De Cie GmbH – Nanotechnologische Applikationen für Industrie und Endverbraucher Nano-Produkte im Alltag Antimikrobielle NanoLacke für Hygiene und Gesundheit

www.hessen-nanotech.de

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Nano im Alltag: Großes Potenzial für Verbraucher und Industrie Editorial

Derzeit sind bereits ein Vielzahl von Produkten weltweit verfügbar, die Nanokomponenten enthalten oder mit Hilfe der Nanotechnologie hergestellt werden. Der Marktwert von Erzeugnissen, die diese neue Technologie nutzen, beträgt nach einer Studie der Deutschen Bank aktuell bis zu 100 Milliarden US-Dollar. Man rechnet heute damit, dass in zehn Jahren bereits in jedem zweiten Produkt Nanotechnologie enthalten oder es mit Verfahrensschritten hergestellt sein wird, die auf dieser Technologie basieren. Bei einem verantwortungsvollen Umgang mit Nanotechnologie und der durch Nanoprodukte möglichen nachhaltigen Nutzung von Ressourcen und Energie werden im Alltag für uns alle und damit auch für die Wirtschaft in Hessen viele Vorteile erwachsen. Dabei werden zunächst vor allem die Eigenschaften von etablierten Produkten mit Hilfe von Nanotechnologie verbessert. Beschichtete Brillengläser, Edelstahloberflächen oder Dachziegel, Schmutz und Wasser abweisende Anstriche und Textilien, intelligente Materialien oder optimierte Medizinprodukte sind bereits heute erhältlich oder werden in naher Zukunft verfügbar sein.

INHALT

Für die Industrie und hier vor allem für kleine und mittlere Unternehmen bietet sich dabei die einmalige Chance, Produkte mit innovativen Zusatznutzen für ihre Kunden zu entwickeln und sich darüber gezielt Wettbewerbsvorteile gegenüber konventionellen Angeboten zu verschaffen. Unternehmen, denen es gelingt, mit Hilfe

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Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

neuer Technologien bisher nicht erfüllbare Kundenbedürfnisse zu befriedigen, werden im immer härter werdenden globalen Wettbewerb gerade in der Preispolitik entscheidende Spielräume haben. Oder wie es Bundespräsident Köhler ausdrückt: „Wir können nur um soviel teurer sein als wir besser sind“. Doch der Wettbewerb schläft nicht. Neben den USA ist vor allem der Ferne Osten sehr daran interessiert, Entwicklungen aus der Nanotechnologie schnell in erfolgreiche Produkte umzusetzen. Deshalb haben wir mit einem hessischen Gemeinschaftsstand auf der weltweit größten Nanotechnologiemesse in Tokio bereits zum zweiten Mal Asien als Absatzmarkt, aber auch um von dort zu lernen, ins Visier genommen. Über die erfolgreiche Messebeteiligung berichten wir auf Seite 6. Nanotechnologie wird nur dann zur großen prognostizierten Erfolgsgeschichte für unser Land, wenn Sie erfolgreich und schnell den Weg in alltägliche oder neuartige Produkte und damit zu Kunden weltweit findet. Interessante Beispiele hierfür zeigen wir Ihnen in dieser hessen-nanotech NEWS.

Dr. Alois Rhiel

Hessischer Minister für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung

Nanotechnologie in der Praxis: Nano-Produkte im Alltag . . . . . . . . . . . . . . . 9

Technologie- und Firmennews . . . . . . . . . 3 Thema im Fokus: Rückblick: Veranstaltungen und Messen . . . . . . . . . . . 6

Produkte im Fokus: Antimikrobielle Nano-Lacke . . . . . . . . . . .11 Veranstaltungen/Termine . . . . . . . . . . . . .12

Aus den Hochschulen: FH Gießen-Friedberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Unternehmen im Fokus: De Cie GmbH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 hessen-nanotech NEWS 2/2006

Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12


Technologie- und Firmennews Projekte, Kontakte

TU Darmstadt hat „NanoBüro“ eingerichtet Die TU Darmstadt hat am Zentrum für interdisziplinäre Technikforschung (ZIT) ein Büro für Nanotechnikforschung eingerichtet. Ziel ist nicht die Gewinnung nanotechnologischer Erkenntnisse, sondern die Nanoforschung selbst wird zum Gegenstand philosophischer Betrachtung. Die öffentliche Vorstellung des Nanobüros fand am 4. Mai statt. Zum Begleitprogramm gehörte eine Buchpräsentation sowie die Aufführung eines Theaterstückes mit dem Titel „Finding Nano: Nanotechnology and Responsibility“ der Nell-Breuning-Schule in Rödermark. Kontakt: Prof. Dr. Alfred Nordmann, Tel. 0 61 51/16-29 95 E-Mail: nordmann@phil.tu-darmstadt.de

Photonik Zentrum Hessen erhält Startmittel Das neue „Photonik Zentrum Hessen“ (PZH) in Wetzlar erhält vom Hessischen Wirtschaftsministerium eine Anschubfinanzierung in Höhe von 570.000 Euro. Somit können die Begründer der Aktiengesellschaft, 14 kleine und mittelständische Unternehmen der Region nun mit ihrer Arbeit beginnen. Innovative Entwicklungsprojekte werden das Kerngeschäft des PZHs als Anwenderzentrum für Unternehmen der Optik und Feinwerktechnik sein. Das PZH soll dabei auch für Dritte offen sein und auch die Fertigung von Produkten ermöglichen. Außerdem werden künftig Weiterbildungen, Trainings und Beratungen angeboten. www.optence.de

Hessen führend bei Studienangeboten zur Nanotechnologie Eine neue Studie, die das VDI Technologiezentrum im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) erstellt hat, bietet eine Übersicht zu Hochschulangeboten im Bereich Nanotechnologie. Die regionale Vertei-

lung der Angebote zeigt eine Dominanz in Hessen und Nordrhein-Westfalen. Schüler, die sich für ein Studium dieser aussichtsreichen Zukunftstechnologie interessieren, erhalten ebenso eine Orientierung wie Studenten, die nanotechnologische Akzente im Hauptstudium setzen wollen. www.nanonet.de

Förderung: BMBF stockt Mittel für Nanobiotechnologie auf Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) verstärkt seine Förderung für die Nanobiotechnologie um 10 Millionen Euro auf 50 Millionen Euro und ruft herausragende Forscherteams zu neuen Projektvorschlägen an der Schnittstelle zwischen Nano- und Biotechnologie auf. Schwerpunkte des neuen Aufrufs sind magnetische Nanopartikel, die Funktionalisierung von Nanopartikeln, funktionale biologischtechnische Oberflächen und Schnittstellen, nanobiotechnologische Verfahren für das Tissue-Engineering sowie biomolekulare Maschinen und Werkzeuge. Anträge hierfür können bis zum 6. Juni 2006 gestellt werden. www.nanobio.de/foerderung

Blue Membranes aktiv in Japan und USA Für ihre Nano-Komposit-Technologie hat das Wiesbadener Material- und Oberflächentechnologie-Unternehmen Blue Membranes (BluM) eine Lizenz- und Produktionsvereinbarung mit dem japanischen Unternehmen Goodman und seiner US-Tochter Avantec Vascular geschlossen. Ziel ist es, die Entwicklung und globale Vermarktung von wirkstofffreisetzenden Stents auf der Basis von Pimecrolimus und anderen Wirkstoffen durch die BluM-Technologie voranzutreiben. Die Vereinbarung erlaubt Goodman, das gesamte und zukünftige Produktportfolio von Implantaten mit diesem System zur Wirkstofffreisetzung global zu verwerten.

Gefäßstütze (Stent), die mit der nanoporösen Beschichtung zur Wirkstofffreisetzung von Blue Membranes ausgestattet ist. Mehr dazu: Broschüre „Nanomedizin” www.hessen-nanotech.de

www.blue-membranes.de

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Technologie- und Firmennews Projekte, Kontakte

Projekt erforscht Folgen für Mensch und Umwelt Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die Industrie investieren 7,6 Millionen Euro in die Erforschung der Sicherheit von Nanomaterialien. Ziel ist es, die Auswirkungen industriell hergestellter Nanopartikel auf Gesundheit und Umwelt zu untersuchen. Das BMBF stellt in den nächsten drei Jahren rund fünf Millionen Euro bereit, die Industrie 2,6 Millionen. Am Projekt Nano-Care beteiligt sich unter anderem auch das Darmstädter NanotechUnternehmen Sustech GmbH & Co. KG. http://www.bmbf.de/de/5915.php

Förderung: Nano geht in die Produktion Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert mit dem Programm „Rahmenkonzept Forschung für die Produktion von morgen“ kooperative vorwettbewerbliche Forschungsvorhaben zur Stärkung der Produktion in Deutschland. Gefördert werden Projekte zu innovativen Produkten oder Verfahren, die zu völlig neuen oder wesentlich verbesserten Lösungen mit bedeutendem Marktpotenzial führen. Thema-

tische Schwerpunkte der Forschungsarbeiten können beispielsweise in den Bereichen Herstellung und Modifikation nanoskaliger Partikel, Herstellung nanoskalig strukturierter Oberflächen und Festkörper sowie zuverlässige Online-Analytik im Produktionsprozess liegen. Projektskizzen können bis zum 30. Juni 2006 eingereicht werden. www.bmbf.bund.de/foerderungen/ 6088.php

Nano-Wissenschaften: Uni Kassel startet Kooperation mit Shanghai Die Universität Kassel (UNIK) startet eine enge fachwissenschaftliche Zusammenarbeit mit den führenden chinesischen Universitäten der Region Shanghai auf dem Gebiet der Nanostrukturwissenschaften und der Nanotechnologie, in die auch alle anderen hessischen Universitäten einbezogen werden sollen. Diesem Ziel diente die erste „Shanghai-Hessen Joint Conference of Nano Science and Technology“ am 30. und 31. März 2006, die Kassels Universitätspräsident Prof. Dr. Rolf-Dieter Postlep in Shanghai eröffnete. www.idw-online.de/pages/de/news150985

Wirtschaftsstaatssekretär Bernd Abeln besucht nanoTruck: „Wir müssen den hessischen Nachwuchs für neue Nano-Technologien begeistern“

Staatssekretär Bernd Abeln und Landtagsabgeordneter Armin Klein im Gespräch mit begleitenden Wissenschaftlern des nanoTrucks.

Staatssekretär Bernd Abeln und Fachreferent Dr. Waldschmidt im Gespräch mit Lehrern und Schülern nach der Übergabe der Nanotech-Experimentiersets an die Friedrich-List-Schule Wiesbaden.

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Am 8. März 2006 war der nanoTruck beim „Ingenieurtag für Oberstufenschüler/innen“ der IHK Wiesbaden zu Gast. Die Veranstaltung stand unter dem Motto „Spannende Projekte und exzellente Karrierewege in den Ingenieurswissenschaften – Schwerpunkt Nanotechnologie“. Gemeinsam mit einer Klasse der Friedrich-List-Schule informierten sich auch Staatssekretär Bernd Abeln und Landtagsabgeordneter Armin Klein im Gespräch mit den projektbegleitenden Wissenschaftlern des nanoTrucks über innovative Anwendungen der Nanotechnologie. Anlässlich seines Besuches überreichte Staatssekretär Abeln den Schülern und Lehrern für den praktischen Unterricht Nanotechnologie-Experimentiersets aus der Serie „NanoBoX“ des Fonds der Chemischen Industrie (siehe Ausgabe 5/2005), die auch vom Hessischen Wirtschaftsministerium unterstützt wurde. „Die Nanotechnologie bietet für den hessischen Mittelstand enorme Chancen zur Sicherung und Steigerung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit. Ohne entsprechend ausgebildetes Fachpersonal wird dies jedoch nicht zu realisieren sein. Daher ist es eine entscheidende Aufgabe der Landesregierung, junge Menschen in unserem Land für diese faszinierende Zukunftstechnologie zu begeistern“, erklärte Abeln.

Kontakt: Dr. Rainer H. Waldschmidt, Hessisches Wirtschaftministerium E-Mail: rainer.waldschmidt@hmwvl.hessen.de

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Hessischer Innovationspreis

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» Hessischer Innovationspreis 2006 Technologie- und Verfahrensinnovationen zur Steigerung der Effizienz im Produktionsprozess Auch in diesem Jahr loben die MBG H Mittelständische Beteiligungsgesellschaft Hessen mbH und die HA Hessen Agentur GmbH unter der Schirmherrschaft des Hessischen Wirtschaftsministers Dr. Alois Rhiel den Hessischen Innovationspreis aus. Der Hessische Innovationspreis wurde 1987 erstmals ausgeschrieben und zeichnet in diesem Jahr bereits zum 11. Mal Hochtechnologiebetriebe in wechselnden Themenschwerpunkten aus. Mit Preisen in Höhe von insgesamt 35.000 Euro sollen Unternehmen unterstützt werden, die mit innovativen Produkten und Verfahren aktiv das Wachstum und Innovationstempo der hessischen Wirtschaft mitgestalten. Während im Fokus des Hessischen Innovationspreises 2004 die Nanotechnologie und verwandte materialbasierte Technologien standen, prämiert der diesjährige Preis branchenübergreifende Innovationen in unternehmerischen ProQuelle: MAN Roland Druckmaschinen AG zessen. Da kurze Produktlebenszyklen und ein harter Wettbewerb den Markt prägen, bildet nicht zuletzt die kontinuierliche Verbesserung von Produktionsprozessen die unmittelbare Grundlage für ein flexibleres und kosteneffizienteres Agieren am Markt und damit einhergehend ein nachhaltiges Bestehen von Unternehmen im Wettbewerb. Somit stehen Technologieund Verfahrensinnovationen, die zu einer Steigerung der Effizienz im Produktionsprozess führen, im Fokus der Preisverleihung. Die Nanotechnologie bietet als Querschnittstechnologie große Potenziale für die Optimierung von Produktionsprozessen. So werden beispielsweise seit vielen Jahren Nanokomposite zur Verschleißminderung als Beschichtungen für Gleitlager und Druckwalzen eingesetzt. Durch gezielten Einsatz von flüssigkeits- und schmutzabweisender Wirkung können Reinigungsprozeduren eingespart werden.

hessen »

Hier ist die Zukunft

Daher richtet sich der diesjährige Preis insbesondere auch an hessische Unternehmen, die innovative nanotechnologische Beschichtungen und Werkstoffe zur Prozessoptimierung entwikkelt oder in ihre Produktion implementiert haben.

Quelle: Merck OLED Materials GmbH

Ein hochrangiges Kuratorium aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik unter Vorsitz von Staatsminister Dr. Alois Rhiel begutachtet die bis zum 30. Juni 2006 eingereichten Projekte. Die zugrunde liegenden Bewertungskriterien durchleuchten den Innovationsgrad, die Markttauglichkeit sowie den relativen Beitrag zur Produktivitätsoptimierung. Darüber hinaus fließen auch die Maßstäbe Zeit und Kosten, Qualität, Flexibilität, Innovationsumsetzung und Zukunftsfähigkeit in die Entscheidungsfindung ein. Für den Hessischen Innovationspreis 2006 können sich produzierende Unternehmen oder Dienstleister aller Branchen bis zum 30. Juni bei den unten genannten Stellen bewerben. Die Preisverleihung durch den hessischen Wirtschaftsminister findet am 16. November 2006 in Frankfurt am Main statt

MBG H Mittelständische Beteiligungsgesellschaft Hessen mbH Hans Boley Schumannstraße 4 – 6, 60325 Frankfurt am Main Telefon: 0 69 / 13 38 50-78 41, Fax: 0 69 / 13 38 50-78 60 E-Mail: hans.boley@mbg-hessen.de Internet: www.mgb-hessen.de

HA Hessen Agentur GmbH Renate Kirsch Abraham-Lincoln-Strasse 38 –42, 65189 Wiesbaden Telefon: 06 11 / 774-86 65, Fax: 06 11 / 774-58-665 E-Mail: renate.kirsch@hessen-agentur.de Internet: www.hessen-agentur.de

www.innovationspreis-hessen.de

Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung


Rückblick: Veranstaltungen und Messen Thema im Fokus

Hessen auf der nano tech 2006 in Tokio Vom 21. bis 23. Februar fand in Japan die weltweit größte Industriemesse für die Nanotechnologie statt. Mit fast vierhundert Ausstellern aus rund 20 Ländern und über 45.000 Besuchern stellte die nano tech 2006 in Tokio neue Rekorde auf. Das Land Hessen positionierte sich bereits zum zweiten Mal erfolgreich im asiatischen Raum als führender Nanotechnologiestandort in Europa.

Bundesaußenminister Dr. Steinmeier zeigte besonderes Interesse an einem Modell der Universität Kassel: ein Rasterkraftmikroskop zur Abbildung von Nanostrukturen.

Die hessischen Aussteller (v.l.): Dr. Broßmer (Industriepark Wolfgang GmbH), Dr. Brötz (TU Darmstadt), Dariush und Frank Behnam (Aquanova GmbH), Dr. Dersch und Prof. Dr. Wendorff (Uni Marburg), Prof. Dr. Stengler (FH Darmstadt) und Dr. Maßeli (CINSaT der Uni Kassel).

Auf einem Gemeinschaftsstand der Aktionslinie hessen-nanotech des Hessischen Wirtschaftsministeriums und der Hessen Agentur präsentierten Wissenschaftler vier hessische Hochschulen sowie das NanoNetzwerk Hessen der hessischen Hochschulen. Auf Seiten der Unternehmen stellten die AQUANOVA German Solubilisate Technologies (AGT) GmbH aus Darmstadt ihre Produkte aus dem Bereich Life Science und die

Nascatec Technologies GmbH aus Kassel ihre Sensoren für die Mikro- und Nanoanalytik vor. Des Weiteren empfahlen sich die Industrieparks in Hanau-Wolfgang und Wiesbaden als Standorte für die erfolgreiche Ansiedlung von Unternehmen aus den Bereichen Nano- und Materialtechnologien in Deutschland. Bundesaußenminister Dr. Frank-Walter Steinmeier, der den Hessen-Stand mit einer achtzigköpfigen Wirtschaftsdelegation besuchte, zeigte sich von der großen Bandbreite der Nanotechnologie-Kompetenzen Hessens beeindruckt. „Wir wollen die Verbindung zu dem derzeit wohl wichtigsten Anbieter- und Nachfrageland für Nanotechnologien in Asien intensivieren und die Unternehmen gezielt beim Sprung auf die asiatischen Märkte unterstützen“, erklärte Wirtschaftsminister Dr. Alois Rhiel zur hessischen Beteiligung an der nano tech 2006 in Japan. Lesen Sie mehr unter: www.nanotech-hessen.de www.hessen-agentur.de Auch für 2007 ist eine Teilnahme an der nano tech in Tokio geplant. Interessenten können sich bei Herrn Sascha Schäfer, HA Hessen Agentur GmbH, Tel.: 06 11/7 74-86 55 melden.

Fachtagung „Sensorik – Messtechnik – Technologien 2006: Einstieg in die Nanotechnologie“ Hessens Wirtschaftsminister Dr. Alois Rhiel bei der Eröffnung der Fachtagung.

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„Einstieg in die Nanotechnologie für Sensorik und Messtechnik“ – unter diesem Motto stand die erste Fachtagung von StudiumPlus, dem Industrie- und Handelskammerverbund Mittelhessen und der Aktionslinie hessen-nanotech des Hessischen Wirtschaftsministeriums. Über 100 Experten und Besucher aus Wissenschaft und Praxis versammelten sich am 15. Februar auf der Spilburg in Wetzlar und diskutierten über Anwendungen von Nanotechnologie in der hessen-nanotech NEWS 2/2006

Sensorik und Messtechnik, wie beispielsweise von nanophotonischen Sensoren in der Detektion von Biomarkern in der Atemluft. Ziel der Tagung war es auch, Kompetenzen aus Wirtschaft und Wissenschaft im Bereich Nanotechnologie systematisch zu vernetzen. www.sensorik-messtechnik-technologie.de www.nanotech-hessen.de


Nanotechnologie an der FH Gießen-Friedberg Aus den Hochschulen

Nanotechnologische Forschung an der Fachhochschule Gießen-Friedberg findet derzeit in einem halben Dutzend Forschergruppen statt. Schwerpunkte der wissenschaftlichen Arbeit bilden die Nanoelektronik, Biopharmazeutik und die Mikrofluidik. Erkenntnisse der Nanowissenschaften werden in Kooperation mit anderen hessischen Hochschulen sowie mit Industriepartnern aus der Region weiterentwickelt und zur Anwendung gebracht. Nanostrukturbauelemente in der Elektronik Durch die fortschreitende Miniaturisierung bei der Entwicklung von Halbleitertransistoren stößt man bei Strukturgrößen von kleiner als 50 nm zusehends auf Quanteneffekte. Aufgrund dieser Problematik sind heute alternative Bauelementgeometrien wie beispielsweise „Double-Gate-MOSFET“ oder „FinFETs“ Gegenstand weltweiter Forschung. Mit diesem neuartigen Ansatz können, trotz deutlich geringerer Baugröße, Störungen durch Quanteneffekte noch weitgehend unterdrückt werden. Computergestützte Simulationen und die Entwicklung von weiteren Modellen von nanostrukturierten Feldeffekttransistoren (FET) sind Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten 20nm Gate

Drain n+

Silicon channel n-

Source n+

5nm

Gate

Querschnitt eines Double-Gate-FET. Die Steuerung der Leitfähigkeit des Kanalbereichs erfolgt durch zwei gegenüber liegende Gate-Elektroden.

Simulation der Potentialverteilung im Querschnitt eines Double-Gate-FET ohne bzw. mit Berücksichtigung von Quantisierungseffekten.

StudiumPlus – Studiengänge analog der dualen Ausbildung Die FH Gießen-Friedberg bietet gemeinsam mit der Industrie ein duales Studium an. Beim StudiumPlus übernehmen Unternehmen die praktische, die FH Gießen-Friedberg die theoretische Ausbildung. Studierende sammeln so erste Berufserfahrungen schon während des Fachhochschulstudiums, das nach sechs Semestern mit dem Bachelor abgeschlossen wird. Mit dem Studiengang „Ingenieurwesen/Mikrosystemtechnik“ wollen die beteiligten Firmen künftige Mitarbeiter auf die Nanotechnik vorbereiten. In diesem Sinne beteiligt sich StudiumPlus auch als Veranstalter an Fachtagungen zur Nanotechnologie (siehe Seite 6). www.studiumplus.de

im Fachbereich Elektro- und Informationstechnik (EI). Diese finden in Kooperation mit der TU Darmstadt und Projektpartnern aus der Europäischen Union statt. Die Arbeitsgruppe ist außerdem vertreten im Exzellenz Netzwerk SINANO (Silicon based Nanodevices) der EU. Nanopartikel als Zusatz in Schmierstoffen Im Fachgebiet „Maschinenbau, Mikrotechnik, Energie- und Wärmetechnik“ (MMEW) werden die Eigenschaften von Schmierstoffen unter Zusatz von Nanopartikeln erforscht. Beispielsweise können biologische Gelenke ihre Gleiteigenschaften durch Nanopartikel aktiv beeinflussen. Zur Optimierung von Schmierstoffen für technische Lager werden in Gießen Versuche an einem eigens aufgebauten Teststand durchgeführt, um den Reibung und Verschleiß mindernden Einfluss von Nanopartikeln besser zu verstehen. Nanoemulsionen und -partikel für den Wirkstofftransport Die Entwicklung von geeigneten Wirkstofftransportsystemen auf Basis von Nanoemulsionen und -partikeln ist Gegenstand von Forschungen des Instituts für Biopharmazeutische Technologie (IBPT) am Fachbereich „Krankenhaus- und Medizintechnik, Umwelt- und Biotechnologie“ (KMUB). Einer der Tätigkeitsschwerpunkte liegt im Bereich der Entwicklung von Membran- und Zellkulturmodellen zur Bewertung dieser Wirkstofftransportsysteme. Wissenschaftlicher Koordinator der FH Gießen-Friedberg für das NanoNetzwerkHessen: Prof. Dr. Ubbo Ricklefs (Fachbereich Elektro- und Informationstechnik, Tel. 06 41/ 3 09 19 14, ubbo.ricklefs@ei.fh-giessen.de) hessen-nanotech NEWS 2/2006

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De Cie GmbH – Nanotechnologische Applikationen für Industrie und Endverbraucher Unternehmen im Fokus

Die De Cie GmbH in Frankfurt am Main hat sich auf Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Produkten der chemischen Nanotechnologie spezialisiert. Das Angebot umfasst unter anderem Materialien zur wasser- und schmutzabweisenden Oberflächenversiegelung von Glas und Keramik, Textil- und Leder, Aluminium, Chrom, Stein und Holz. www.decie.de

Felgen und Kleidungsstücken wird reduziert und die Entfernung von Schmutz erleichtert. Ein weiteres Produkt verhindert beispielsweise das Beschlagen des Visiers von Motorradhelmen. Um dauerhaftes Vertrauen auf der Anwenderseite zu erreichen, sollen TÜV-Zertifizierungen sowie Kontrollen unabhängiger Prüfinstitute den hohen Qualitätsstandard der Produkte bestätigen.

Integration in die industrielle Verarbeitung Erschließung neuer Marktsegmente De Cie verfügt nicht nur über Erfahrung in der Anpassung ihrer Produkte für unterschiedliche Applikationen, sondern berät auch industrielle Anwender bei der Integration der Versiegelungstechnik in den Produktionsablauf. „Die Systeme können auf fast alle gängigen Be-

Glasscheiben mit schmutzabweisender Beschichtung müssen seltener geputzt werden.

Auf Metall mit superhydrophober Beschichtung scheint Wasser zu schweben.

schichtungsverfahren wie Fluten, Sprühen, Walzen oder Tauchen angepasst werden“, sagt Entwicklungsleiter Gernot Emmerich. Die Härtung der Beschichtungsmaterialien kann durch Trocknung bei Raumtemperatur oder durch Wärme, Licht (IR, UV) sowie Elektronenstrahlen erfolgen. Während der kurzen Trocknungszeit richten sich die anwendungsspezifischen Inhaltsstoffe, zu denen als wesentlicher Bestandteil nanoskalige Partikel gehören, durch „Selbstorganisation“ (siehe Ausgabe 5/2005) aus und verbinden sich fest mit den Oberflächenatomen.

De Cie entwickelt zusammen mit marktführenden Partnern aus der Industrie neuartige Beschichtungsmaterialien, Bindemittel und Additive zur Veredlung vielfältiger Werkstoffoberflächen und erschließt für diese Anwendungen weitere Marktsegmente. So sind beispielsweise Glas- und Metall-Beschichtungen für den marinen Einsatz, Schutzbeschichtungen für Chromteile an Fahrzeugen und für Großküchen sowie antibakterielle Beschichtungen für Krankenhäuser in der Erprobung. Große Potenziale weist die intelligente Verknüpfung der NanotechnologieForschung mit der Bionik auf, denn die Oberflächen der Zukunft werden zunehmend durch Multifunktionalität nach dem Vorbild der Natur gekennzeichnet sein. „Vor allem die Automobilund ihre Zulieferindustrie wissen das riesige Potential der Nanotechnologie für sich zu nutzen“, berichtet Geschäftsführerin Maja Prehn. De Cie GmbH www.decie.de

Funktionen und Anwendungen Mit einem De Cie-„Nano-Protector“ beschichtete Oberflächen stoßen aktiv wässrige und ölige Bestandteile ab. Hierdurch können beispielsweise der Moos- und Pilzbefall von Holz vermindert und Metalle vor Korrosion geschützt werden. Die Verschmutzung von Glasscheiben,

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Wasser- und schmutzabweisende Beschichtungen vermindern verschmutzungsbedingte Einbußen beim Wirkungsgrad von Solarmodulen.


Nano-Produkte im Alltag Nanotechnologie in der Praxis

Der Einsatz von Materialien, die nanoskalige Dimensionen aufweisen, hat eine lange Tradition. Früher wurden neue Werkstoffe vor allem durch Experimente und die Betrachtung der resultierenden Materialeigenschaften gefunden. Moderne Verfahren nutzen nanoanalytische Werkzeuge und Methoden zur gezielten Einstellung von Werkstoff- und Oberflächeneigenschaften auf der Nanoebene. Ziel ist die Entwicklung von innovativen Produkten mit verbessertem Kundennutzen. Nanomaterialien sind nicht neu Nanopartikel und -strukturen existieren auf der Erde bereits seit Jahrmillionen. Erzeugt werden sie beispielsweise durch Vulkane in Form von Asche sowie von Lebewesen. So ist das härteste Gewebe des menschlichen Körpers, der Zahnschmelz, aus nanoskaligen Hydroxylapatit-Kristalliten aufgebaut. Die strukturelle Verbindung dieser Nanopartikel mit geringen Mengen an Magnesium, Natrium, Carbonat, Eiweißen und Fetten verleiht ihm eine Härte, die die von Stahl übersteigt. Aber auch die gezielte technische Herstellung von Nanomaterialien und deren Einsatz sind nicht neu. So wurden bereits vor tausend Jahren Gold- und Silber-Nanopartikel als Farbpigmente zum Färben von Glas verwendet. In Abhängigkeit von der Größe erscheinen diese beispielsweise in rot oder blau – je größer der Partikel desto länger ist auch die Wellenlänge des ausgesandten Lichts (siehe Ausgabe 4/2005). Klassische Produkte mit Nano-Effekt Mit der Entwicklung neuer Meßmethoden – Ernst Ruska erfand um 1930 das erste Elektronenmikroskop, das Nanostrukturen sichtbar machen konnte – erfolgte ein methodischer Wandel in der Materialentwicklung. Durch geeignete theoretische Beschreibungen von Materialsystemen können seit einigen Jahren gezielt nanoskalige, funktionale Systeme entwickelt werden. Bei einigen Produkten des täglichen Gebrauchs hat die Nanotechnologie bereits vor Jahrzehnten – wenn auch unbemerkt – Einzug gehalten. Industrieruße (Carbon Black) optimieren Bodenhaftung, Rollwiderstand und Verschleiß von Reifen. Ihre Massenproduktion setzte bei Degussa bereits in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts

Nanometergroße Rußpartikel (Carbon Black) gewährleisten heute optimale Haftung auf nassen Straßen bei gleichzeitig geringem Rollwiderstand und Abrieb. Der Geschäftsbereich Füllstoffsysteme & Pigmente der Degussa AG mit Niederlassungen in Frankfurt und Hanau ist der zweitgrößte Carbon BlackErzeuger weltweit.

ein. Auch hochauflösende Ausdrucke moderner Bürodrucker wären ohne Tintenzusätze auf Industrierußbasis nicht denkbar. In Farben und Lacken wirken SiliziumdioxidNanopartikel, die bereits seit den vierziger Jahren großtechnisch hergestellt werden können, als Thixotropierungsmittel. Im Ruhezustand bilden die Kieselsäureteilchen über WasserstoffBrücken ein lockeres Gerüst: Der Lack ist zähflüssig. Durch Rühren, Schütteln, Spritzen oder beim Streichen wird dieses Gerüst zerstört, so dass der Lack plötzlich deutlich dünnflüssiger ist. Sobald er wieder zur Ruhe kommt, lagern sich die Moleküle erneut gerüstartig zusammen. Auf Brillengläser werden zur Entspiegelung bereits seit vielen Jahren nanometerdünne optische Schichten aufgedampft. In Sonnenschutzmitteln dienen beispielsweise für sichtbares Licht transparente Nanopartikel aus Titan- oder Zinkoxid als UV-Filter. Diese Pigmente wirken wie winzige Spiegel, die die UV-Strahlung reflektieren oder absorbieren und so die Haut schützen.

Schon im Mittelalter erzeugten Glasmacher unbewusst nanofeine Partikel. Sie schmolzen bei der Herstellung z. B. kleine Goldmengen in das Glas ein. Dem Glas verliehen Goldnanopartikel eine leuchtend rote Farbe wie diesem Pokal aus dem Hessischen Landesmuseum Darmstadt.

Nano inside? „Nicht immer ist Nano drin, wo Nano draufsteht“ – bestimmte Effekte wie wasser- und schmutzabweisende Wirkungen, zum Beispiel auf Textilien, lassen sich vorübergehend auch mit konventioneller Chemie erreichen. Durch Normung und Standardisierung sowie Kennzeichnung soll sichergestellt werden, dass der Nano-Begriff klar definiert ist, Nano-Produkte auch auf Nanotechnologie basieren sowie die gewünschten Eigenschaften dauerhaft besitzen und nicht frühzeitig verlieren. Einrichtungen wie der TÜV und die Hohensteiner Institute bemühen sich daher, durch Prüfsiegel seriöse Produkte von anderen unterscheidbar zu machen. Nanotechnologie – aber sicher Zahlreiche internationale, europäische und nationale Forschungsprojekte (siehe Seite 4) beschäftigen sich mit den möglichen Risiken durch Nanomaterialien sowie Aspekten des Arbeitsschutzes. Durch eine die technologische Entwicklung begleitende Forschung und öffentliche Diskussion der Technikfolgen soll für einen verantwortungsbewussten Umgang mit der Nanotechnologie gesorgt werden. Gerade weil es noch viele Detailfragen gibt, sind offene Information und Transparenz dabei oberstes Gebot.

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Nano-Produkte im Alltag Nanotechnologie in der Praxis

Innovative Produkte von heute Bei innovativen Nanotechnologie-Produkten macht man sich geometrische Besonderheiten und die Bandbreite an möglichen verbesserten Funktionalitäten – sowohl mechanische, elektrische, magnetische, optische, chemische als auch biologische – gezielt zunutze. Beispiele für Produkte mit neuen Funktionalitäten sind wasser- und schmutzabweisende Textilien und Wandfarben, Sportbekleidung mit Nano-Silber zur Geruchsminimierung oder Sportgeräte, die durch Nano-Carbonfasern leichter, elastischer und zugleich bruchfester konstruiert werden. Beispiele nanometergenauer Fertigung finden sich im Bereich der Elektronik. Schnellere Bauelemente und höhere Speicherkapazitäten werden in nahezu allen Elektronikanwendungen eingesetzt.

Mit dem lichtempfindlichen Biofarbstoff Bacteriorhodopsin können Dokumente fälschungssicher gestaltet und Daten optisch gespeichert werden.

Nano-Produkte der Zukunft Große Zukunftspotenziale für die Nanotechnologie sieht die Industrie in den Bereichen Energie, Umwelt, Life Sciences, Bau, Textilien, Transport, Informations- und Kommunikationstechnik sowie Prozessoptimierung. Eine Vielzahl an

Nanotech-Lexikon: superhydrophob Das aus dem Griechischen stammende Wort hydrophob besagt, dass sich ein Stoff „wassermeidend“ verhält. Oberflächen mit einem Kontaktwinkel von rund 90° gegenüber Wasser werden auch als hydrophob (a) bezeichnet. Von solchen Oberflächen perlt Wasser gut ab. Oberflächen mit noch größeren Kontaktwinkeln ( >90°) werden als superhydrophob (b) bezeichnet. Durch eine spezielle Mikro- und Nanostrukturierung können sehr große Winkel (ca. 160°) und damit extrem geringe Benetzbarkeiten durch Wasser erreicht werden. Das Gegenteil von hydrophob ist hydrophil (c) und bedeutet „wasserliebend“. Hydrophile Oberflächen (Kontaktwinkel < 90°) erlauben eine gute Benetzung mit Wasser. a) hydrophob (ca. 90°)

a) superhydrophob (> 90°)

Wasser

Festkörper

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c) hydrophil (< 90°)

An wasser- und schmutzabweisend beschichteten Textilien können Flüssigkeiten abperlen ohne Flecken zu verursachen.

zukünftigen Anwendungen befinden sich im Versuchsstadium. So wird beispielsweise an großflächigen, energiesparenden Beleuchtungselementen auf Basis von lichtemittierenden Polymeren geforscht. Ebenso wird an neuen Materialien gearbeitet, die Wärme direkt in elektrischen Strom umwandeln oder Wasserstoff besser speichern. Gegenstand aktueller Forschung ist auch eine Schaltbarkeit der Farbe von Lacken sowie der Transparenz von Fensterscheiben und Spiegeln. Vordringliches Ziel der Entwickler ist dabei die Verbesserung des Kundennutzens und der Nachhaltigkeit, also den effektiveren und damit umweltschonenden Materialeinsatz. Für die Akzeptanz und Zukunftsfähigkeit von Nano-Produkten selbst ist entscheidend, dass von diesen keine negativen Folgen für Mensch und Umwelt ausgehen. Doch nicht jedes als visionär dargestellte Produkt kann realisiert werden. So ist beispielsweise die Herstellung künstlicher Organismen und selbstreplizierender Nanoroboter nach heutigem Stand des Wissens nicht möglich und gehören daher in den Bereich Science Fiction.


Antimikrobielle Nano-Lacke für Hygiene und Gesundheit Produkte im Fokus

Mikroben lauern überall in unvorstellbar großer Zahl… Im für das menschliche Auge unsichtbaren Mikrokosmos leben sowohl nützliche als auch krank machende Mikroorganismen. Unter günstigen Lebensbedingungen, insbesondere in feuchtwarmen Umgebungen, können sie sich rasant vermehren und ihre Zahl innerhalb weniger Stunden vervielfachen. Mikroben leben auf praktisch allen Produkten unseres täglichen Lebens, die häufig auch ihre Nahrungsgrundlage darstellen.

Freisetzung von Silberionen Mikroorganismen

Ag+

Antimikrobielle Wirkung von Nano-Silber Um die Ansiedlung von Bakterien und Pilzen auf Holzoberflächen langfristig zu verhindern, hat die Alfred Clouth Lackfabrik GmbH & Co. KG in Offenbach am Main einen neuartigen Materialschutz entwickelt. Hierzu wurden bewährte

Wellness-Oasen bieten aufgrund des feucht-warmen Raumklimas gute Bedingungen für die rasche Vermehrung von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroben. Nano-Silber enthaltende Produkte können die Infektionsgefahr deutlich reduzieren.

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Ag

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Pilze und Bakterien bedrohen unsere Gesundheit Wir Menschen müssen uns vor schädlichen Bakterien schützen. Bakteriell besiedelte Produkte stellen häufig Transportmittel für die Übertragung von Krankheitserregern auf den Menschen dar. Ebenso können Pilze Allergien auslösen und andere schwerwiegende Erkrankungen verursachen. Beispielsweise erkranken jährlich eine halbe bis eine Millionen Menschen in Deutschland an Krankenhauskeimen – und das trotz aufwändiger Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen.

Oberfläche

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Ag+

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Silbernanopartikel

An der Oberfläche von Silber-Nanopartikeln entstehen, gesteuert durch Oxidationsprozesse, kontinuierlich Silberionen (Ag+). Diese reduzieren die Zahl der Bakterien, Pilze und anderer Mikroorganismen auf der Holzoberfläche.

lösungsmittelhaltige und wasserverdünnbare Klarlacke nanotechnologisch optimiert. Feinst verteilte Silber-Nanopartikel in der Lackschicht liefern durch kontinuierliche Freisetzung von Silberionen ein Maximum an Aktivität – antibakteriell und antimykotisch. Die Silberionen greifen die Mikroben an mehreren Stellen zugleich an: Sie destabilisieren die Zellmembran und stören den Zellstoffwechsel sowie den Zellteilungsprozess. Die mikrobiozide Wirkung, insbesondere auch gegen Antibiotika-resistente Bakterien, wurde von wissenschaftlichen Instituten geprüft und bestätigt. Bei höheren Lebewesen, wie Insekten, Säugetieren und dem Menschen, tritt aufgrund der geringen Silberionen-Konzentration jedoch keine toxische Wirkung auf. Einsatzbereiche von antimikrobiellen Nano-Lacken Keimabtötende Lacke können im Innenbereich beispielsweise in Arztpraxen, Wartezimmern, Wellness- und Gesundheitsbereichen, Altersheimen, Ämtern, Schulen und Kindergärten eingesetzt werden. Die Mengen und damit verbundene Kosten konventioneller Desinfektionsund Reinigungsmittel können dadurch stark reduziert und die Umwelt geschont werden. Die Nano-Lacke sind sowohl industriell als auch vom Handwerk problemlos verarbeitbar.

Pilze sind Auslöser zahlreicher ernsthafter Erkrankungen.

Antimikrobieller Überzugslack zum Beschichten von Holz.

Alfred Clouth Lackfabrik GmbH & Co. KG www.clou.de hessen-nanotech NEWS 2/2006

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Termine und Veranstaltungen

01. 06. 2006

Gießen

Hessisches MInisterium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung Dr. Rainer H. Waldschmidt Kaiser-Friedrich-Ring 75 D-65185 Wiesbaden Tel. 06 11/ 8 15-24 71, Fax: -22 28 E-Mail: rainer.waldschmidt@hmwvl.hessen.de Internet: www.wirtschaft.hessen.de

InnovationsForum hessen-biotech 2006 Ein Schwerpunkt der jährlichen Fachtagung der Aktionslinie hessen-biotech wird das Thema „Nanomedizin“ sein. Ein Workshop widmet sich unter anderem den Fragen: Wächst die Nanotechnologie aus ihren Kinderschuhen heraus? Welche Anwendungen in der Medizin stehen vor der Tür? Kooperationspartner für den Workshop Nanomedizin ist Fresenius Medical Care. Dr. Detlef Terzenbach, hessen-biotech, E-Mail: detlef.terzenbach@hessen-agentur.de

21.06. 2006

Darmstadt

HA Hessen Agentur GmbH Aktionslinie hessen-nanotech Alexander Bracht (Leiter), Markus Lämmer Abraham-Lincoln-Str. 38 - 42 D-65189 Wiesbaden Tel. 06 11/ 7 74- 86 14 oder -86 64, Fax: 06 11/ 7 74 - 86 20 E-Mail: alexander.bracht@hessen-agentur.de markus.laemmer@hessen-agentur.de Internet: www.hessen-agentur.de www.hessen-nanotech.de

Nanotechnologie in der Informationstechnik Einen Einblick in die Nutzung kleinster Strukturen in der Informationstechnik soll ein Kongress des Zentrums für Graphische Datenverarbeitung ZGDV e.V. in Darmstadt am 21. Juni 2006 bieten. Im Vordergrund stehen unter anderem Anwendungen in der Opto- / Elektronik, Sensorik und Datenspeicherung. Weitere Themen sind Forschungsförderung, Märkte, Chancen und Perspektiven. Hugo Kopanitsak, ZGDV, E-Mail: awf@zgdv.de

10. 07.-11.07.2006

Frankfurt

NanoEquity Europe 2006 Börsennotierte und nicht-börsennotierte Nanotech-Unternehmen stellen am 10. und 11. Juli Finanzdienstleistern und Investoren ihre innovativen Geschäftsmodelle vor. Neben der Kapitalbeschaffung ist eines der wichtigen Ziele der NanoEquity, einen Know-how Transfer zwischen Vertretern der Wissenschaft und Entscheidern der Unternehmen sowie des Kapitalmarktes anzustoßen. Veranstalter dieses europäischen NanoTech-Investmentforums ist die Deutsche Börse AG. Alexander von Preysing, Deutsche Börse AG, E-Mail: alexander.von.preysing@deutsche-boerse.com

09. 11. 2006

Gießen

Impressum Projektleitung Alexander Bracht (V.i.S.d.P.), Markus Lämmer HA Hessen Agentur GmbH, Wiesbaden Redaktion Markus Lämmer, HA Hessen Agentur GmbH Kai Ludolph, NanoNetzwerk Hessen Gestaltung Muhr, Design + Werbung, Wiesbaden www.muhrdw.de Druck Koehler und Hennemann GmbH, Wiesbaden Titelbild Muhr, Design + Werbung, Wiesbaden Bildmaterial S. 3 Blue Membranes / S. 7 FH Gießen-Friedberg / S. 8 De Cie / S. 9 Hessisches Landesmuseum Darmstadt, Dunlop / S.10 Uni Marburg, Messe Frankfurt GmbH (Jean-Luc Valentin) / S. 11 Alfred Clouth Lackfabrik, nadicom Gesellschaft für angewandte Mikrobiologie Erscheinungsweise 6-mal pro Jahr (kostenlos)

Hessen im Dialog – Nanotechnologie Zentraler Jahreskongress der Hessischen Landesregierung zum Thema Nanotechnologie, mit begleitender Industrieund Anwender-Ausstellung „Markt der Möglichkeiten“ und nanoTruck.

Auflagenhöhe 7.500 Stück Newsletter-Abonnement www.nanotech-hessen.de/news/bestellformular

E-Mail: kongresse@stk.hessen.de Weitere Veranstaltungsinformationen finden Sie unter www.nanotech-hessen.de.

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In der nächsten Ausgabe lesen Sie: NanoAnalytik – Augen für den Blick in die Nanowelt hessen-nanotech NEWS 2/2006


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