Die Forschung in der Cluster- und Oberflächenphysik, in vielen Gebieten der Chemie sowie in kleinen Bereichen des Maschinenbaus und der Lebensmitteltechnologie, wird heute als Nanotechnologie bezeichnet. Der Begriff gründet auf der Größenordnung von einem Einzelatom bis zu einer Größe von 100 Nanometern, die in allen Nano Forschungsgebieten einheitlich ist. Ein Nanometer ist der milliardstel Teil eines Meters. Bei dieser Größe werden die Oberflächeneigenschaften, anstelle der Volumeneigenschaften, eines Materials immer wichtiger, quantenphysikalische Effekte sind immer mehr zu berücksichtigen. In der Nanotechnik bestimmt also vor allem die Größe die Eigenschaften des Objektes. Dies nennt man “größeninduzierte Funktionalität”.
Die Nanotechnologie und ihre Ursprünge
Richard Feynman gilt als Vater der Nanotechnologie, durch einen 1959 gehaltenen Vortrag mit dem Titel “Ganz unten ist einen Menge Platz”. Der Originaltitel lautet “There’s Plenty of Room at the Bottom”. Der Begriff wurde allerdings erst im Jahre 1974 das erste Mal von Norio Taniguchi bewusst benutzt.
Nanotechnologie ist die Veränderung von Materialen, egal ob Atom für Atom oder Molekül für Molekül. Die kritischen Eigenschaften können im Nanometerbereich liegen und die Materialien oder Geräte können aus einzelnen Atomen oder Molekülen konstruiert werden. Heutzutage wird der Begriff nur noch selten in einem so engen Sinn benutzt. Nanomaterialien die auf chemischen Weg hergestellt wurden, fallen ebenso unter diesen Begriff.
Wirklich bekannt wurde der Begriff “Nanotechnologie” erst Im Jahr 1986 durch Eric Drexler. Drexlers Definition fällt weit strenger aus. Sie beschränkt sich rein auf die Konstruktion von Materialien oder Maschinen aus einzelnen Atomen. Da diese Definition nicht mit dem heutigen Begriff der Nanotechnologie vereinbart war, bezeichnete Drexler seine Vorstellung von Nanotechnologie im Laufe der 90er Jahre als Molekulare Nanotechnologie.
Im Lauf der Jahre wurden einige von Drexlers Annahmen durch Experimente bestätigt, aber Vorbehalte blieben. Selbst wenn es gelingen würde einen Nanomotor aus Metall herzustellen, würde er nicht lange funktionieren. Das Problem ist die Oxidation von Nanometallen, sie wandeln sich vollständig in Oxid um und würden durch den Sauerstoff in der Luft quasi verbrennen. Ein Motor würde nur funktionieren wenn der Stoff aus dem er besteht, nicht durch Wasser oxidieren kann.
Nanomaterialien werden immer wichtiger
Heutzutage werden Nanomaterialien meistens auf chemischem Weg oder durch mechanische Methoden hergestellt und nehmen eine wichtige Rolle ein. Kommerziell verfügbare Nanomaterialien werden in handelsüblichen Produkten verwendet, andere dienen als Modellsysteme für die materialwissenschaftliche und physikalisch-chemische Forschung.
Die wichtigsten nanotechnologischen Produkte im weiteren Sinn sind Pigmente und Zusatzstoffe für Kunststoffe und Lacke. Hierzu zählen zum Beispiel Kieselsäuren oder Ruß. Zum Teil sind diese Produkte seit über 40 Jahren in Gebrauch, erhielten aber im Nachhinein eine Nano Vorsilbe. Seit einiger Zeit existieren Kleidungsstücke die aufgrund eines Nano Verbunds schmutzabweisend wirken. Die Schmutzteilchen können auf den winzigen Elementen nicht haften bleiben.
Quantenpunkte gehören zu den modernsten nanotechnologischen Produkten. Sogar moderne Prozessoren sind kleiner als 100 Nanometer und könnten als Nanotechnologie bezeichnet werden. Das ist allerdings unüblich, da sie in einem fotolithographischen Verfahren hergestellt werden. Spezielle Einsatzgebiete der Nanotechnik sind die Beschichtung von Oberflächen und die Herstellung von Füllungsmaterialien beim Zahnarzt. Hier nehmen die Nanofüllkörper die Eigenschaften einer Flüssigkeit an.
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