Neue Möglichkeiten durch chemische Nanotechnologie
Wenn man eine Haaresbreite in 50 000 feine Stücke teilt, erhält man eine Struktur, die etwa einen Nanometer breit ist. Ein Nanometer ist ein millionstel Millimeter.
Ein Vordenker der Nanotechnologie ist der Physiker Richard P. Feynman. Bereits 1959 beschrieb er in seinem Vortrag
There's Plenty of Room at the Bottom
Richard P. Feynman, 1959
die Vision einer extremen Miniaturisierung. Schon damals hielt er die direkte Manipulation von Atomen und Molekülen für möglich.
Heute ist daraus Realität geworden. Mit Rastersondenmikroskopen können Forscher einzelne Atome greifen, verschieben und zu neuen Strukturen ordnen. Vergleichbar ist das - vereinfacht gesagt - mit einem Kind, das mit Legosteinen baut, jedoch um entscheidende Dimensionen kleiner.
Mit dem wissenschaftlichen Fortschritt können wir immer kleinere und komplexere Objekte schaffen. Nano bedeutet kleinste Mengen an Rohstoffen und Energie. Darum ist es extrem ökologisch,
sagt Jean-Marie Lehn, Chemie-Nobelpreisträger von 1987.
So einfach wie das Legospiel ist die Arbeit im Nanokosmos aber nicht. Denn bei Maßen von unter hundert Nanometer zeigen viele Stoffe Eigenschaften, die sie in größeren Strukturen nicht haben. Aber genau darin liegt der Reiz dieser Technologie. Wer die Regeln der Nanowelt beherrscht, kann Neuartiges schaffen, zum Beispiel:
- umweltfreundliche Dämmstoffe und Brandschutzausrüstungen
- bleifreie Dekore als Email-Ersatz
- flexible, geprägte CDs
- schmutzabweisende Oberflächen
- schwermetallfreie Siebdruckfarben
- chromfreier Korrosionsschutz
Nanopartikel haben eigene physikalische und chemische Gesetze. Das beruht darauf, dass im atomaren Bereich die Kräfte der Quantenphysik regieren. Zudem sind Nanopartikel chemisch wegen der extrem großen Oberfläche im Verhältnis zum Volumen viel reaktiver als größere Strukturen. Die große Kontaktfläche gibt den Nanopartikeln ungeahnte chemische Fähigkeiten.
Eine weitere Eigenschaft der Partikel ist, dass sie unsichtbar bleiben, selbst wenn sie zu Milliarden in einem Werkstoff enthalten sind. Weil sie deutlich kleiner sind als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes, können sie dieses nicht mehr streuen.
Dieser Effekt wird heute bereits in der Kosmetikindustrie genutzt: Übliche Sunblocker mit Zinkanteilen hinterlassen auf der Haut einen hässlichen weißen Film, der das Sonnenlicht reflektiert. In der Kosmetikindustrie werden deshalb inzwischen mineralische Nanopartikel von Zinkoxid und Titandioxid in Sonnencremes gemischt. Dadurch sind die Sonnencremes transparent und die schädlichen UV-Strahlen werden von den Nanopartikeln blockiert.
Die nanotechnologische Forschung lässt die Grenzen zwischen den Naturwissenschaften verschwimmen. Die Interdisziplinarität geht so weit, dass man der Nanotechnologie die "Renaissance der Einheit der Wissenschaften" nachsagt.
