Nanotechnologie - THINK ING. kompakt - Ausg. 7/10 by GESAMTMETALL

Ausgabe 7 | 2010

kompakt Jeden Monat neue Infos aus der Welt der Ingenieure

»» N A N O T E C H N O L O G I E

Winzig klein, aber oho! Der Chemiker Dr. Alexey Kalachev ist Brillenträger. Wie viele andere findet er Kontaktlinsen eleganter, aber das lästige abendliche Heraus-

Nanotechnologien sind allgegenwärtig, und ihre Bedeutung wird in allen Disziplinen in den nächsten Jahren stetig zunehmen. Das Thema ist so umfassend, dass man es eigentlich nur an der Oberfläche behandeln kann. Aber das ist gar nicht so schlecht, denn nicht selten geht es um Oberflächenbehandlung, wenn Nanoverfahren zum Einsatz kommen.

nehmen hat ihn immer gestört. Deshalb hat er vor einigen Jahren damit begonnen, eine Linse zu entwickeln, die drei Monate lang permanent im Auge bleiben kann. Nun gibt es zwar inzwischen sogenannte Silikon-Hydrogel-Kontaktlinsen, mit denen das bis zu einem Monat möglich ist. Aber Kalachevs Ansatz, den er in Kooperation mit der Bayer AG verfolgt, liefert noch bessere Ergebnisse und

»» P O R T R Ä T Die Nanomaterial-Bibliotheken Professor Alfred Ludwig leitet an der Bochumer Ruhr-Universität den Lehrstuhl „Werkstoffe der Mikrotechnik“. Alles dreht sich um nanoskalige Materialien für miniaturisierte technische Produkte zur Energiewandlung und -speicherung. »» weiter S. 3 + 4

ist innovativer – er macht sich Nanotechnologie zunutze: Da die Sauerstoffversorgung der Hornhaut über die mögliche Tragedauer entscheidet, musste die Sauerstoffdurchlässigkeit der Linsen erhöht werden. Silikon ist als Basismaterial eigentlich bestens geeignet, doch dessen Oberfläche ist wasserabweisend und es schwimmt deshalb unbehandelt nicht auf der Tränenflüssigkeit, sondern saugt sich am Auge fest. Mit Hilfe des sogenannten Niederdruckplasmaverfahrens verändert Kalachev die Materialoberfläche: In einem Vakuum wird das Silikon einem elektrischen Feld ausgesetzt, das die Moleküle in der obersten Schicht so umstrukturiert, dass sie wasser»» weiter S. 2

Ganz gleich, ob es um Biologie, Chemie, Physik, Medizin, Maschinenbau, Elektrotechnik, Bauingenieurwesen, Lebensmitteloder Umwelttechnik geht –

Nanotechnologie ist ein Bereich mit großer Zukunft und breiter Wirkung – chemische Verfahren und physikalische Eigenschaften zeigen Erstaunliches aus der Welt der Wissenschaft des Allerkleinsten

Thema: Nanotechnologie »» INTRO Zwergenaufstand In den 80er Jahren des vergangenen Jahrhunderts war der Begriff „Mikroelektronik“ in aller Munde. Computer waren so weit geschrumpft und preiswert geworden, dass ihr Einzug in die Büros und Wohnzimmer der Industrienationen in kurzer Zeit zur Selbstverständlichkeit wurde. „Mikro“ (aus dem Griechischen, mikròs = klein) steht dabei für Größenordnungen im Bereich eines tausendstel Millimeters oder eines Mikrometers. Eine Dimension, die anschaulich wird, wenn man sich vorstellt, dass Haare je nach Typ in etwa 20 bis 180 Mikrometer breit sind. Aber die Grenzen des Machbaren verschieben sich immer weiter, „Nano“ (nános = Zwerg) hat „Mikro“ als Modewort längst abgelöst. Das bedeutet nichts anderes, als dass die Dinge noch einmal ums Tausendfache kleiner werden. Damit befindet man sich schon fast auf der Ebene von Atomen. In diesem Bereich wirken die Gesetze der Quantenmechanik. Und die lassen Materialien ganz anders reagieren, als wir es bisher gewohnt waren. Die entsprechenden Technologien zur Erforschung und Anwendung von Nanoeffekten stehen zwar noch am Anfang, aber sie werden unser Alltagsleben und die Ingenieurwissenschaften nachhaltig verändern. //

»» P R O D U K T E Mikro und Nano mit Methode! Wer denkt bei lichtstarken Fernsehern, brillant glänzenden Autolacken oder knallharten Tennisschlägern schon an Nanotechnik? Aber neue Powermaterialien und winzige Wunderteilchen stecken längst in unserem technischen Alltag. »» weiter S. 5 + 6

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»» Fortsetzung von S. 1: Winzig klein, aber oho!

Links zum Studium

freundlich werden. Das Resultat dieses Beschichtungsverfahrens sind augenverträgliche Linsen, deren Sauerstoffdurchlässigkeit fünfmal höher ist als die der zurzeit handelsüblichen. Die Markteinführung soll noch in diesem Jahr erfolgen.

Julius-Maximilians-Universität Würzburg – Nanostrukturtechnik: www.physik.uni-wuerzburg. de/studium/studienangebot/ nanostrukturtechnik/ Leibniz Universität Hannover – Nanotechnologie: www.lnqe.uni-hannover. de/study_nano.html Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg – Nanotechnologie: www.nano.studium. uni-erlangen.de/ Universität Duisburg-Essen – NanoEngineering: www.uni-due.de/nanoengineering/ Fachhochschule München – Mikro- und Nanotechnik: www.fb06.fh-muenchen. de/fb/studiengaenge/ nano/index.php?page= Universität Kassel – Nanostrukturwissenschaften: http://cms.uni-kassel.de/unicms/ index.php?id=b_nanostruktur Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen – Materialwissenschaften / Mikro- und Nanotechnologie: www.materialwissenschaften.rwth-aachen.de/ Universität des Saarlandes – Mikrotechnologie und Nanostrukturen: www.uni-saarland.de/de/campus/studium/studienangebot/ az/mikrotechnologie-undnanostrukturen-bachelor.html Eine großartige Übersicht über Bildungsangebote im Nanotechnologie-Bereich – erstellt von der VDI Technologiezentrum GmbH – findet sich hier: www.nano-bildungslandschaften.de/ Weitere Studiengänge finden Sie auf der Webseite von THINK ING. in der IngenieurStudiengangSuche: www.search-ing.de

Die klassische Unterteilung in Physik, Chemie, Biologie oder Ingenieurwissenschaften soll die Wissenschaftswelt übersichtlicher machen. Die Nanotechnologie ist von ihrer Natur her aber dermaßen interdisziplinär angelegt, dass die Studiengänge in diese Richtung, von denen es inzwischen über 20 gibt, von verschiedenen Fakultäten in Kooperation gestaltet werden. Ausgewählte Studiengänge:

Mit Optik und ultradünnen Schichten haben sich auch Physiker der Universität Stuttgart beschäftigt, aber auf eine ganz andere Weise: Sie haben erforscht, wie Metallfilme auf Glasscheiben deren Reflexionsverhalten beeinflussen können, und dabei Erstaunliches herausgefunden. Vergleichsweise dicke Metallfilme unterdrücken die Lichtdurchlässigkeit von Glas – das sieht jeder, der in einen Spiegel guckt. Bei einer Dicke von weniger als einem Mikrometer wird die Metallschicht teildurchlässig. Diesen Effekt machen sich Spionspiegel zunutze. Beim Aufdampfen einer nur wenige Nanometer dünnen Schicht passiert dann aber etwas Merkwürdiges, denn auf einmal geht mehr Licht durch das Glas als ohne den Film aus metallischen Nanopartikeln, der dann als Antireflexbeschichtung wirkt. Das liegt daran, dass in dieser Größenordnung kein geschlossener Film mehr entsteht, sondern kleine Inseln, was zu einem enorm hohen Brechungsindex führt. Die gezielte Beeinflussung optischer Materialeigenschaften könnte zum Beispiel für Anwendungen in der Solar-

technik und bei der Entwicklung photonischer Schaltkreise höchst interessant sein. Metalle nehmen auf der Nanoebene bisweilen aber auch noch andere überraschende Eigenschaften an. Gold zum Beispiel ist bekannt dafür, dass es an chemischen Reaktionen so gut wie nicht teilnimmt; deshalb läuft es auch nicht an. Als Nanopartikel entwickelt es auf einmal ein ganz anderes

Zur Behandlung der Augenkrankheit „Grauer Star“ könnte dank Nanotechnologie zukünftig eine Kunstlinse implantiert werden, die Arzneimittelwirkstoffe enthält und diese bei Laserbehandlung im Auge freisetzt

Reaktionsverhalten – und kann als Katalysator für die Umwandlung giftigen Kohlenmonoxyds in ungiftiges Kohlendioxyd dienen. Auch im Bereich ConsumerElektronik sind Nanotechnologien bereits dabei, Fuß zu fassen. Eine neue Generation von Flachbildschirmen steht in den Startlöchern, die nicht mehr

ausschließlich auf LeuchtdiodenTechnik setzt, sondern zusätzlich auf Quantenpunkte. Dabei handelt es sich um zwei bis zwölf Nanometer große Kristalle aus Halbleiterwerkstoffen wie zum Beispiel Kadmiumselenid. Trifft Licht aus blauen Leuchtdioden auf die Partikel, senden sie rotes oder grünes Licht aus, dessen Wellenlänge über ihre Größe und Struktur extrem genau angepasst werden kann. Das Ergebnis: Brillante Farbwiedergabe bei höherer Energieeffizienz. Bereits jetzt wollen gleich mehrere junge Unternehmen die Technologie zur Marktreife bringen. Bezahlbare Quantenpunktmonitore soll es bereits in spätestens zwei Jahren geben. Die aufgeführten Beispiele verdeutlichen das eingangs Beschriebene: Es gibt wohl kaum einen Bereich, der nicht in absehbarer Zeit durch Nanotechnologien profitieren wird – neben dem leicht vorstellbaren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von Computern und Speicherchips gehören sicherlich auch Innovationen in der den Ingenieurinnen und Ingenieuren traditionell nahestehenden Automobilbranche hinzu. Wie wäre es denn da zum Beispiel mit einem Lack, der Kratzer von alleine repariert? Vorstellbar ist vieles und man darf gespannt sein, welche Nanotechnologien die Zukunft noch für uns parat hat. Genau hinschauen hilft allerdings nicht, denn diese großen technischen Innovationen bewegen sich auf der Ebene der kleinsten Teilchen. //

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Mit hochpräzisen Beschichtungstechniken werden Hunderte bis Tausende unterschiedlicher Nanomaterialien auf einem einzigen Wafer als Materialbibliothek erzeugt. Der abgebildete Wafer zeigt Mikrossysteme, mit denen den Nanomaterialien gezielt „eingeheizt“ wird

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Ein Professor auf der Suche nach Nanowerkstoffen Am Bochumer Lehrstuhl für Werkstoffe der Mikrotechnik (Institut für Werkstoffe) entwickelt man mit neuen Methoden multifunktionale Nanomaterialien

Die kombinatorische Beschichtungs-Anlage ist das Herzstück am Bochumer Lehrstuhl für Werkstoffe der Mikrotechnik

diese Dimensionen. Eine Welt für sich, die hinunter reicht bis auf die Ebene der Atome. Hier am physikalischen Ursprung der Dinge forscht Professor Dr.-Ing. Alfred Ludwig (39) vom Institut für Werkstoffe der Ruhr-Universität Bochum. „Systematische Entwicklung neuer nanoskaliger Werkstoffe

interdisziplinären Bochumer Teams aus Materialforschern, Maschinenbauern und Physikern. Dazu hat man beeindruckendes Hightech-Equipment versammelt: eine kombinatorische Cluster-Sputter-Anlage zur Herstellung sogenannter Materialbibliotheken, ein Rasterelektronenmikroskop und ein Röntgengerät zur

gleichzeitig unterbringen kann. Solch eine mit unterschiedlichen Nanomaterialien vollgepackte Scheibe wird anschließend im Hochdurchsatz-Messstand untersucht, um das optimale Material für die jeweilige Anwendung zu identifizieren. Trotz automatisierter Methoden ist Geduld gefragt, denn die „Vielfalt auf Scheibe“ ist so riesig, dass der Check schon mal mehrere Tage dauern kann.

automatisierten Messung von chemischer Zusammensetzung und Struktur der Materialien, einen Reinraum für Fotolithografie und Ätzprozesse von Mikrostrukturen und natürlich diverse Spezial-Messstände. Sogenannte Materialbibliotheken liegen in einer Vielzahl auf den Tischen des Forscherteams und sehen aus wie die Silizumscheiben (Wafer) aus der Mikroelektronik. Auf den Scheiben finden sich aber keine mikroelektronischen Schaltungen, sondern unzählige neue Materialien, die im Ultrahochvakuum der stahlblitzenden Sputter-Anlage mittels hochpräziser Beschichtungstechniken hergestellt werden. Bei diesem komplizierten Verfahren werden keilförmige Schichten von wenigen Nanometern Dicke so „aufeinandergestapelt“, dass man mit einem Experiment Hunderte bis Tausende unterschiedlicher Materialien auf einem Wafer

für miniaturisierte technische Produkte und für die Energiesysteme der Zukunft“ lautet das Ziel seines fast 20-köpfigen

In den Punkt am Ende dieses Satzes würde ein Nanometer mehr als 100.000 Mal hineinpassen. Unvorstellbar winzig

Hell leuchtet das Plasma, wenn die Sputter-Anl

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Dabei findet sich oftmals Erstaunliches. Jüngster Erfolg der Methode ist beispielsweise eine neue vierkomponentige Formgedächtnislegierung. Solche, auch als „Memorymetalle“ bezeichneten Materialien, zeigen den Effekt, dass sie sich nach erfolgter starker Verformung an ihre Ursprungsform „erinnern“ und in diese zurückkehren. Was das Team um Professor Ludwig daran besonders interessiert, ist, bis zu welchen kleinstmöglichen Abmessungen dieser verblüffende Effekt noch funktioniert.

sind dabei nanoskalige Materialien, mit denen man Wasser unter Sonneneinstrahlung in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten kann. In diesem Anwendungsfeld ist es ganz klar, dass die funktionalen Oberflächen neben der

richtigen chemischen Zusammensetzung auch die richtige Nanostruktur aufweisen müssen, um effizient funktionieren zu können.

kann man sich vorstellen, dass der Andrang in den Vorlesungen und Seminaren von Professor Ludwig alles andere als Nano ist.

Bei so vielen spannenden und innovativen Forschungsthemen

www.ruhr-uni-bochum. de/wdm/index.html

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Wie lassen sich diese – teilweise unglaublichen – Erkenntnisse wissenschaftlich und technisch nutzen ? Es gibt sehr viele Nutzungsmöglichkeiten: Neben dem schon genannten Beispiel aus der magnetischen Speichertechnik zählt hierzu auch die Sensortechnik. Ebenso beruht die Realisierung von multifunktionalen Oberflächen auf Werkstoffen mit Nanostrukturen.

Welche Überraschungen hat die Nanotechnologie in Zukunft noch für uns parat ? Ich denke, es wird besonders spannend im Bereich der Kopplung biologischer und nanoskaliger Systeme. Große Biomoleküle, wie beispielsweise DNA und Objekte der Nanotechnik haben gleiche Abmessungen und man kann jetzt organische und anorganische Materialien in Hybriden integrieren und dadurch interessante neue Effekte und vielleicht auch Anwendungen erzielen.

Prof. Dr.-Ing. Alfred Ludwig (39)

Effizient zu neuen Nanomaterialien

Im institutseigenen Reinraum hat kein Staubkorn Zutritt. Hier werden per Fotolithografie und Ätzprozess Mikrostrukturen erzeugt

Nachweisen konnte man bisher, dass Drähte aus einer NickelTitan-Kupfer-Legierung noch bei Winzigkeiten von 30 Nanometern Breite „Memory-fähig“ bleiben. All das sind aber nur einzelne Forschungs-Facetten. Am Institut für Werkstoffe der Mikrotechnik widmet man sich den Nanowerkstoffen in ihrer ganzer Breite. So will man in Zukunft die eigenen Methoden auch verstärkt zur Entwicklung neuer Materialien für die Wasserstoffwirtschaft einsetzen. Besonders interessant

lage auf Touren kommt

Herr Professor Ludwig, können Sie zu Beginn eine einfache Erklärung des Begriffs Nanotechnologie geben? In der Nanotechnologie geht es um die Herstellung von Objekten mit ultimativer Genauigkeit, also am besten Atom für Atom. Würde man zum Beispiel 10 Atome aneinanderreihen, erhielte man eine Kette von etwa 2 bis 3 Nanometer. Da die Objekte der Nanotechnologie sehr klein sind, eben mit charakteristischen Abmessungen von 1 bis 100 Nanometer, treten Effekte der Quantenmechanik deutlich hervor. Solche Nanoeffekte kann man für neue technische Anwendungen nutzen. Welche speziellen Eigenschaftsänderungen zeigen Materialien in diesem Nanokosmos? Die nanoskaligen Materialien haben oft sehr viel höhere Festigkeiten als gleiche Materialien mit größeren inneren Abmessungen. Das bietet Vorteile beim Bau von Mikro- und Nanomaschinen. Neben solchen Skalierungseffekten treten aber auch völlig neue Effekte auf, wie beispielsweise der Riesenmagnetowiderstandseffekt, für dessen Entdeckung Peter Grünberg den Nobelpreis erhielt. Der Effekt beruht auf speziellen magnetischen Eigenschaften, die in sehr dünnen Schichtpaketen auftreten. Dieses Produkt der Nanotechnologie findet sich heute schon in jeder Festplatte.

Die Nano-Welten sind zwar winzig klein, aber die Vielfalt und die Möglichkeiten anscheinend unbegrenzt. Wie behalten Sie da den Überblick ? Man muss viel lesen und natürlich im Austausch mit den weltweiten Kollegen stehen. Ich selbst besuche internationale Konferenzen und unterstütze gegenseitige Forschungsaufenthalte meiner Studierenden. Wo liegen die besonderen Schwierigkeiten und Herausforderungen ? Wir haben in Bochum die Fragestellung der Integrität kleinskaliger Systeme identifiziert: Für die ingenieurtechnischen Anwendungen der Nanotechnik müssen wir es schaffen, dass die Nanosysteme in der Praxis stabil funktionieren – und zwar über ihre gesamte Lebensdauer. Warum ist die Nano- und Mikrotechnik für den Ingenieurnachwuchs eine so interessante Disziplin ? Hier kann man wirkliches Neuland betreten. Nanostrukturierte Werkstoffe und Nanosysteme ermöglichen ganz neue Produkte. Gleichzeitig dienen diese neuen Technologien aber auch zur gezielten Verbesserung bestehender Produkte. Generell hängen viele technologische Schlüsselthemen an der Lösung von Werkstofffragen und der Entwicklung nanotechnologischer Methoden.

Welchen Rat geben Sie jungen Menschen, die sich für Nano- und Mikrotechnik interessieren ? Ich empfehle, sich im Studium erst einmal umfassend zu bilden, das heißt: auch über „den Tellerrand“ des eigenen Faches zu blicken und sich erst später thematisch zu fokussieren. Wichtig ist, dass man im Studium lernt, Probleme effizient zu lösen. Wir versuchen, das durch forschungsnahe Lehre zu unterstützen. Ebenso sollte man die Vorteile der Universität nutzen, das heißt: die Gemeinschaft von Lehrenden / Forschenden und Lernenden. Es gibt an unserem Institut sehr viele studentische Mitarbeiter, die bereits in frühen Phasen ihres Studiums direkt in Forschungsprojekten mitarbeiten und dadurch neben der Bezahlung natürlich sehr viel lernen. Da wir immer nur von den kleinsten Teilchen reden – welche großen Dinge auf diesem Planeten beeindrucken Sie eigentlich ganz besonders ? Vor allem die Leistungen von herausragenden Forschern und Künstlern aller Disziplinen. Zu wissen, dass die Menschen schon unvorstellbare große Leistungen in der Vergangenheit erreicht haben, gibt mir die Gewissheit, dass wir kommende Herausforderungen auch gut meistern können. //

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Die Entwicklungen aus den Forschungslabors der Nanotechnologie sind längst in unserem technischen Alltag angekommen und ständig gibt es neue „winzig kleine“ Innovationen

Für Graffiti-Sprayer brechen harte Zeiten an. Denn dank neuartiger Wandversiegelungen mit unsichtbaren Partikeln im Nanobereich lassen sich die vielfarbigen Wandgemälde nun ziemlich leicht mit Wasser entfernen. Andere Ärgernisse für Hausbesitzer wie Ruß aus Verkehrsabga© suze, Photocase

»» K U R Z - I N T E R V I E W » 10 Antworten in 10 Sätzen Dr. Katharina Müller begleitet als Molekularbiologin seit 2009 den Nanotruck des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Mit den kleinsten Teilchen und Mikrostrukturen hat sie sich bereits an der Hochschule eingehend beschäftigt, denn studiert und promoviert hat sie im Fachbereich Organische Chemie. Zurzeit tourt sie im Team mit drei Wissenschaftlern durch die ganze BRD. 220 Tage im Jahr an 110 verschiedenen Standorten – in einem riesigen Truck vollgepackt mit winziger Nanotechnik. Zum Anschauen und Staunen! Ein Arbeitstag im Nanotruck beginnt … häufig mit geführten Ausstellungsrundgängen oder Praktika für Schülerinnen und Schüler. Als Ingenieur im Bereich Nanotechnik muss man … sich auch mit vielen anderen wissenschaftlichen Bereichen beschäftigen. Wirklich aufregen könnte ich mich, … wenn die deutsche Nationalmannschaft bei der WM 2010 das Halbfinale gegen Spanien verliert. Die Ingenieurausbildung in Deutschland … bietet für erfolgreiche Absolventinnen und Absolventen sehr gute berufliche Perspektiven. Die Nanotechnik ist… spannend, überraschend, vielseitig und chancenreich. Entspannung finde ich … an einem sonnigen Sommerabend beim Grillen. Wenn ich nicht Wissenschaftlerin geworden wäre, hätte ich ... Medizin studiert. Das Beste an meiner Tätigkeit ist, … jeden Tag aufs Neue viele junge Menschen begeistern zu können. Die Welt des Mikrokosmos zeigt mir … viele neue Perspektiven und Möglichkeiten. Als Rentner werde ich ... so viele Reisen wie möglich unternehmen. //

Neue Nano-Wandversiegelungen machen Graffiti-Sprayern das Leben schwer

sen, Dreck oder saurer Regen haben erst recht keine Chance. Dank Nano-Teilchen und dem aus der Natur abgeschauten Prinzip des Lotuseffekts kann

all das, was nicht an die Hauswand gehört, auch gar nicht erst daran haften bleiben. Apropos Farben: Der Farbenhersteller Bioni CS aus Oberhausen hat in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal eine ungiftige Malerfarbe gegen Schimmelpilze, Moosund Algenbefall oder Keime entwickelt, die sogar eine Reduktion des hochgefährlichen Krankenhauskeims Stayphylococcus Aureus von bis zu 99,6 Prozent bewirkt. Die zugefügten, etwa zehn Nanometer großen Silberpartikel haben gegenüber herkömmlichen antibakteriellen Anstrichen außerdem den Vorteil, dass ihre Wirksamkeit im Laufe der Jahre nicht nachlässt. Wer Sport treibt, hat Nanotechnik bestimmt schon mal in

der Hand oder unterm Sattel gehabt. Es gibt Hockey-, Tennis- oder Golfschläger, die mit Kohlenstoff-Nanoröhren verstärkt sind, komplette Rennrad- oder Mountain-BikeRahmen, die durch Carbon-Nanotubes gleichzeitig superleicht sowie ultrastabil werden, und selbst hochwertige OutdoorBekleidung erhält erst durch Nanotechnik ihre Atmungsaktivität und Wasserresistenz. Selbst als Waffe gegen tückische Krebs-Erkrankungen lassen sich mit Nanopartikeln vielversprechende Erfolge erzielen. Einer der Experten dafür ist der Biochemiker Dr. Andreas Jordan von der Berliner Charité. Hirntumor-Patienten wird bei dieser Therapie eine Flüssigkeit aus Billionen von Eisenoxidteilchen direkt ins Tumor-Zentrum injiziert. Umhüllt sind diese Nanopartikel mit einer Schicht aus Zuckermolekülen, die der auf aggressives Wachstum

programmierte Tumor zum Fressen gern hat. Dadurch saugen sich die Krebszellen förmlich voll mit den eisenhaltigen Nano-Teilchen. Nun erzeugt der Forscher ein genau dosiertes Magnetwechselfeld, was zu Kerntemperaturen von über 70° C im Tumor führt. Diese sogenannte Magnetfeld-Hyperthermietherapie (MHT) ist nicht nur schonend und wohldosiert, sie soll schon bald auch bei Prostata-, Speiseröhren- und Gebärmutterkrebs eingesetzt werden. Die Zulassung steht zwar noch aus, aber in ein paar Jahren könnte die Nanospritze gegen Krebs Wirklichkeit werden. Extrem flach, taghell, superdünn und richtig biegsam. Die Nanotechnologie ist bereits dabei, die Bildschirme und Displays der Zukunft zu verändern. Und zwar mit so-

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»» F A C H B E G R I F F E Nanolatein & Quantendeutsch

Der „nanoTruck“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ist bundesweit unterwegs

gen von Kameras und MP3Playern. Auch Tageszeitungen in OLED-Form, die ein einziges dünnes und flexibles Display sind, gehören bald nicht mehr ins Reich der Visionen. Realität ist jedenfalls schon mal der erste OLED-Fernseher XEL-1, den die Ingenieure von Sony entwickelt haben. Eine Displaydicke von nur 3 Millimetern, ein gigantischer Kontrast von 1.000.000 zu 1 und ein extrem kla-

Dieses MTB wird durch Carbon-Nanotubes superleicht und extrem stabil

res und farbenfrohes Bild. Vielleicht folgen dank NanoLichttechnik bald schon Displayfolien statt Tapeten an der Wand, DVD-Player mit Ausrollscreen, Fenster und Wandbilder als Projektionsflächen sowie spektakuläre Raumbeleuchtungen. //

genannten OLED-Technologien (Organic Light Emitting Dioden), also Leuchtdioden, die aus vielen organischen und nur 100 Nanometern dicken Halbleiterschichten bestehen. Dieses neue Licht begegnet uns bereits in Autoradios, Handydisplays oder den Anzei-

»» L I N K S

Föderale Forschungsförderung Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ist äußerst aktiv im Bereich der Förderung von Nanotechnologien – und das nicht nur durch den Nachwuchswettbewerb NanoFutur. Allein die Fülle an Informationen zum Thema, die vom Ministerium bereitgestellt werden, zeigt, welche Bedeutung der Staat diesem Zukunftsfeld beimisst. Da gibt es zum Beispiel den „Kompetenzatlas Nanotechnologie in Deutschland“, in dem aktuell 1.713 Institutionen – von Forschungs- und Bildungseinrichtungen über Behörden bis zu Start-Up-Unternehmen – aufgelistet sind, die sich mit Nanotechnik beschäftigen: www.nano-map.de/#start_BRD Zahlreiche Artikel und kostenlose Broschüren sind über die folgende Seite abrufbar – genug, um sich einen vertiefenden Überblick über den derzeitigen Stand der Entwicklung zu verschaffen: www.bmbf.de/de/nanotechnologie.php Und dann gibt es da noch den „nanoTruck“, der die Förderung von Innovationsfeldern durch das BMBF detailliert darstellt:

» Nanometer: Ein Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters. » Top-Down-Ansatz: „Vom Allgemeinen zum Konkreten“; eine Entwicklungsrichtung der Nanotechnik als Fortschreibung der Mikrotechnik, die versucht, größere Einheiten immer weiter zu miniaturisieren. » Bottom-Up-Ansatz: Die entgegengesetzte Entwicklungsrichtung, die in der nanotechnischen Chemie überwiegt: Aus einzelnen Molekülen werden größere Verbundeinheiten aufgebaut. Das entspricht in etwa der Ursprungsidee, eines Tages aus Einzelatomen beliebige Materialstrukturen zusammensetzen zu können. »Quantenmechanik: Eine physikalische Theorie, die der klassischen Mechanik widerspricht, mit Hilfe derer die moderne Physik aber in der Lage ist, die Effekte, die nur in sehr kleinen (also Nanooder Sub-Nano-Dimensionen) stattfinden, zu erklären. Eine übergreifende Theorie, die Quanten- und die klassische Mechanik zusammenführt, gibt es noch nicht. » Wafer: Der Begriff kommt aus dem Englischen und bedeutet Waffel oder Oblate. Genau so, nämlich kreisrund oder quadratisch und circa 1 Millimeter dick, sind die in der Mikroelektronik, Photovoltaik und Mikrosystemtechnik verwendeten Scheiben aus kristallinen Halbleiter-Rohlingen, die unter anderem für integrierte Schaltkreise (Chips) oder mikromechanische Bauelemente verwendet werden. » Ferrofluid: Ferrofluide Stoffe bestehen aus nanoskaligen, magnetischen Nanopartikeln in einer Trägerflüssigkeit. » Nanoröhren: Auch Nanotubes genannte Röhrchen mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern und mit besonderen physikalschen Eigenschaften. Impressum Herausgeber: GESAMTMETALL Gesamtverband der Arbeitgeberverbände der Metall- und Elektro-Industrie e. V.

Spezielle Nano-Beschichtungen verhindern Verschmutzungen – wie beispielsweise Kalkablagerungen auf Badarmaturen

www.nanotruck.de/ schwerpunktthemen/ innovationen-fuer-denmittelstand/foerderung.html

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