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Dieses ist die Übersichtsseite zu den Nanoversum-Artikeln. Die Bezeichnung „Eins-Null-Eins“ ist die Bezeichnungen der Anfängerkurse am College angelehnt. In diesem Sinne soll diese Serie den Einstieg in das Thema ermöglichen und einen groben Überblick liefern.
Am Anfang stehen Definitionen und Phänomene und am Ende stelle ich ein ganz konkretes Einsatzbeispiel vor, an dem ich selbst einige Jahre geforscht habe: Die gezielte Bekämpfung von Entzündungen an Implantaten, ohne dabei den Körper zu schädigen.

Direktlinks zu den Artikeln

  1. Einleitung: Wir segeln zu kleinen Ufern.
  2. Plasmonenresonanz: Rotes Gold und Elektronenschaukeln
  3. Dominanz der Oberflächeneffekte: Oberflächlich betrachtet…
  4. Unterschreitung der Domänengrenze: Magnetismus. Ferro > Superpara
  5. Reversible Nanochemische Prozesse: Nanoschalter und Nanolaufbänder
  6. Herstellungsverfahren, Leidenfrost-Effekt: Tanzende Tropfen auf der Herdplatte
  7. Nanosilber Übersichtsartikel: Antimikrobielles Nanosilber. Ein Einstieg
  8. Plasma-Herstellungsverfahren: Von der Plasma Kugel zum Nanosilber im Keramikschwamm
  9. Konkrete Anwendung von Nanosilber als Bakterienjäger: Nanosilber gegen Plüschmonster!

nanoversum

 

Zusammenfassende Übersicht

Nano (gr. nános = Zwerg) ist ein beliebtes Wort und wird gerne verwendet, um “unvorstellbar tolle Technologie” oder “unfassbar böse Technologie” in einen Begriff zu zwingen. Dabei ist beides einfach falsch. Nano ist kein Zauber und Nano ist keine Materialklasse.
Nano heißt winzig und das ist erst einmal alles.

Dass sich Materialien anders verhalten, wenn sie kleiner werden, wird jedem klar, der versucht statt einen kleinen Kiesel einen großen Stein über eine Wasseroberfläche zu flitschen. Beides sind Steine, aber haben bedingt durch ihre Größe unterschiedliche Eigenschaften. Ist der winzige Stein denn nun besser, weil er so gut über das Wasser springen kann? Nein, natürlich nicht. Der große Stein kann dafür z.B. ein Auto am Wegrollen hindern.
Ebenso ist Nano auch nicht besser oder schlechter, sondern nur anders!

Im ersten Artikel “Wir segeln zu kleinen Ufern” geht es um die Größenskalen. Wie groß ist Nano?
Als Gedankenexperiment nehmen wir einen Millimeter, ziehen ihn auf eine Strecke von einem Kilometer auf und schauen uns in dieser neuen Welt um: Das Nanoversum ist trotzdem noch so klein, dass es sich praktisch auf unserer Handfläche abspielt. Interessanterweise finden wir in dieser Welt bekannte Strukturen wieder: Seeigel, Muscheln oder Segel sind nur einige Beispiele.

Der zweite Teil “Rotes Gold und Elektronenschaukeln” beschäftigt sich mit den optischen Eigenschaften von Nanopartikeln. Eigentlich – das heißt im klassischen Sinne – sind diese Partikel viel zu klein, als dass sie mit sichtbarem Licht zu beobachten wären, aber die Lichtwellen lassen die Elektronen in den Nanopartikeln schwingen. Diese Resonanz bringt sogar Engel zum Leuchten – und Alchimisten zum Strahlen.

ruest-iconWas macht Nano zu Nano und was passiert, wenn Dinge so winzig werden? Auf diese Frage gehe ich im dritten Teil “Oberflächlich betrachtet…” ein. Der Grundsatz ist:
Wenn in einem Material die Oberflächeneffekte die Bulkeigenschaften dominieren, haben wir ein Nanomaterial.
Oder um es etwas bildlicher auszudrücken: Wenn ein Würfel Eisen rostet, ist innen Eisen und außen Rost; wenn ein Blech oder eine Rüstung rostet, dann bekommen wir … Rost.

legion-cheDer vierte Teil “Magnetismus. Ferro > Superpara” geht auf die Veränderung von Materialeigenschaften ein, wenn das Material immer kleiner und shcließlich Nanogröße erreicht. Wie der Titel bereits verrät, passiert dies am Beispiel von Ferromagnetismus:
Was ist Ferromagnetismus, was passiert beim Ummagnetisieren und was bedeutet das für konventionelle Speichermedien? Magnetismus ist sehr komplex, aber eine ganze Legion hilft durch das Thema.

Das erste konkrete Anwendungsbeispiel für moderne Nanomaterialen zeigt der fünfte Teil “Nanoschalter und Nanolaufbänder“. Ich zeige speziell designte Moleküle, die durch Licht geschaltet werden können. Je nachdem auf oder in was für ein Trägermaterial diese gebracht werden, werden Nanostrukturen für ganz spezielle Aufgaben erzeugt:
Elektrische Schalter, Nanoventile oder sogar Laufbänder zeigen, was in zukünftigen Anwendungen alles möglich werden kann.

wiki: Water droplets 02527Die aktuellen Schlagworte der technischen Innovation sind “smart” und “green”. Mit “green” sind Technologien gemeint, die im Gegensatz zu konventionellen Prozessen Chemie und Energie einsparen. “Smart” wären z.B. Prozesse, die Gleichgewichtszustände ausnutzen, sodass Materialien und Strukturen quasi von selbst wachsen. Beide Kriterien erfüllt ein Verfahren, das den Leidenfrost-Effekt ausnutzt – außerdem sehen “die tazenden Tropfen auf der Herdplatte” auch ganz unterhaltsam aus.

tem-agNanosilber ist wohl das bekannteste Nanomaterial.
Nicht nur in der Wissenschaft ist es nachwievor im Fokus, auch viele Unternehmen versuchen mit “Nanosilber” Profit zu machen. Besonders die antimikrobielle Wirkung wird auf vielen Produkten angepriesen. Seien es Deos, Socken, Zahnpasta, Küchenartikel, Pflaster, Tagescremes, Teppiche, …
Dabei enthalten die meisten Produkte überhaupt gar kein Silber und selbst wenn Silber enthalten ist, heißt das noch lange nicht, dass diese Materialien überhaupt so funktionieren können, wie es behauptet wird.
Da ich einige Jahre in diesem Gebiet geforscht habe, möchte ich gerne meine Erfahrungen mit diesem Einstieg zum Antimikrobiellen Nanosilber teilen.

plasmaIm vorherigen Artikel haben wir Silber als Nanopartikel diskutiert. Doch bleibt die Frage, wie man diese Partikel so herstellen kann, wie man sie benötigt. Eine Methode ist, dass man es in einzelne Atome zerstäubt und gezielt in ein anderes Material einbettet. Wie das genau geht wird in dem Artikel “Von der Plasma Kugel zum Nanosilber im Keramikschwamm” gezeigt. Und wie es im Leben auch meist ist: Im Prinzip ist es ganz einfach, nur die Ausführung ist etwas kniffelig.

ecoliNach einer langen Reise durch das Nanoversum folgt nun schließlich der Höhepunkt. Er kombiniert die Aussagen der vorherigen Artikel und zeigt ein Einsatzgebiet für diese Technologie:
Die gezielte Bekämpfung von Entzündungen an Implantaten, ohne dabei den Körper zu schädigen.
In dem Text gehe ich auf viele Fragen ein und versuche sie, so simpel und mit so wenigen Fachbegriffen wie möglich zu diskutieren.
Hierfür habe ich mir, wie man sieht, plüschige Unterstützung herangezogen: Nanosilber gegen Plüschmonster!

 

 

Damit endet diese Reise durch das Nanoversum! 
Hinterlasst mir gerne einen Kommentar.

Kommentare (3)

  1. […] Das Nanoversum … unendliche Weiten … […]

  2. […] meinem Nanoversum-Beiträgen bin ich bereits auf Nanoschalter und Nanolaufbänder eingegangen. Nun ist es den […]

  3. […] Das zeige ich heute mit plüschiger Unterstützung im Nanoversum … […]

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