Ich schreibe nun schon seit einigen Wochen über die Forschung verschiedener Gruppen im Bereich Nanotechnologie (und Solartürmen) ohne wirklich zu erklären was Nanotechnologie eigentlich ist. Und es ist leider gar nicht so einfach Nanotechnologie zu erklären. Titel ist nicht willkürlich gewählt, denn es gibt eine ganze Reihe von Definitionen für Nanotechnologie. Nanotechnologie kann in der Physik etwas anderes, als in der Biologie, als für Ingenieure oder für Wirtschaftswissenschaftler sein. In der Physik beschäftigt man sich z.B. mit Quanteneffekten wie dem Quantencomputer im Zusammenhang mit Nanotechnologie, während Biologen sich eher für Viren, Transportsysteme für Medikamente und Nanobiosensoren interessieren. Ingenieure versuchen Materialeigenschaften durch Beschichtungen zu verbessern und bei wirtschaftlichen Betrachtungen wird vor allem auf das Potential zukünftiger Firmen die sich mit Nanotechnologie beschäftigen und die Entwicklung des zugehörigen Marktes geschaut. Die dabei entstanden Definition überschneiden sich oft, können allerdings auch ganz verschieden sein. Dazu kommt, dass Nano oft als buzzword missbraucht wird.

Nano-1

Links: Was an diesem Nasenhaarschneider NANO ist, ist mir noch nicht so ganz klar… Rechts: Richard Feynman gilt als Begründer der modernen Nanotechnologie.

Wenn man einen beliebigen Artikel oder in einem Buch nachschlägt findet man oft die Erklärung das nano griechisch ist und Zwerg heisst und die Strukturen sehr klein sind. Wenn man sich das Verhältnis von der Erde zu einem Fußball vorstellt, stehen der Fußball und die kleinen Nanoteilchen in demselben Größenverhältnis zueinander. Ich habe allerdings das Problem, dass ich mir die Größe der Erde nicht wirklich vorstellen kann und deswegen keine Ahnung von dem Verhältnis habe und auch hilft mir das Wort Zwerg dabei nicht so wirklich weiter… Deswegen versuche ich einen anderen Ansatz: Wichtig ist, dass man sich in der Nanotechnologie mit sehr kleinen Strukturen beschäftigt!! Diese sind so klein, dass man sie nur mit bestimmten Mikroskopen sehen kann. Das Faszinierende ist, dass Aufgrund der geringen Größe gewisse Dinge passieren können.

  1. Ich bin nicht klein, ich bin platzsparend.

Wenn man Strukturen kleiner baut spart man Platz!

Das kling zwar sehr trivial, ist aber tatsächlich einer der Gründe warum Nanotechnologie bisher schon einen großen Beitrag im täglichen Leben leistet. Bei der Herstellung von Prozessoren hängt die Prozessorleitung von der Größe der Leiterbahnen ab. Je kleiner diese Leiterbahnen sind umso mehr bekommt man auf einen Prozessor, umso stärker wird der Prozessor. Daher ist die Nanotechnologie unentbehrlich für die Erfüllung des Mooreschen Gesetz und leistet schon seit Jahren einen wichtigen Beitrag zur Herstellung moderner Prozessoren.

  1. Ich bin nicht oberflächlich, ohhh doch…

Wenn Strukturen kleiner werden, steigt deren relative Oberfläche!

Dies ist eine ganz wichtige Eigenschaft. Es gibt Prozesse oder Phänomene, die von dem Volumen eines Körpers abhängen und welche die von der Oberfläche abhängen. Ein einfaches Bespiel: Wenn man sich auf die Waage stellt, interessiert mich die Fläche meiner Haut wenig, sondern eher mein Volumen. Denn mein Gewicht hängt von meinem Körpervolumen ab. Wenn ich mich in der Sonnen bräunen möchte, interessiert mich mein Volumen weniger sondern die Fläche meiner Haut, die ich unter die Sonne legen will. Diese Unterscheidung von Eigenschaften ist in der Nanotechnologie sehr wichtig.

Asterix Kaese Dazu ein kleines Gedankenexperiment: ich möchte gerne zwei mal 100 g Käse im Ofen schmelzen (warum auch immer…). Allerdings habe ich einmal ‘ein 100 g Stück‘ und beim zweiten Versuch ‘zehn 10 g Stückchen‘. Wie man sich leicht vorstellen kann werden die zehn 10 g Stücke wesentlich schneller flüssig sein, denn die zehn kleineren Stückchen stellen insgesamt mehr Oberfläche zur Verfügung (die relative Oberfläche des Käse steigt) an der die warme Backofenluft den Käse erwärmen kann (ich hab das Experiment allerdings noch nicht durchgeführt, die Hostelbetreiber motzen immer). Dieses Gedankenexperiment kann man auf Nanotechnologie übertragen, je kleiner Teilchen werden und Nanoteilchen sind sehr klein, umso größer wird deren relative Oberfläche. In der Industrie gibt es eine ganze Reihe an Prozessen, in denen diese Oberflächeneffekte sehr wichtig sind. Deswegen spielt (wird spielen…) die Nanotechnologie dort eine wichtige Rolle eine sehr wichtige Rolle.

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Kommentare (9)

  1. #1 rolak
    13. April 2017

    noch nicht so ganz klar

    Falls das ernstgefragt und nicht nur PR-verhohnepiepelnd gemeint war: Die haben die kaum sichtbaren und (anteilig) kaum relevanten Metallteile mit irgendeinem nanogroßen Silbergefussel beschichtet, aus den üblichen Motiven.

    nicht neu!

    Selbstverständlich nicht – schon die erste Heizungsanlage im Elternhaus verwendete nanobeschichte Entsorgungstechnik. Allerdings hieß es damals™ immer nur, die Ofenrohre seien verrußt.

  2. #2 Manuel Rodriguez
    https://trollheaven.wordpress.com/
    14. April 2017

    Gratulation zu dem Blogpost. Es ist schon bemerkenswert dass man in einem Wissenschaftsblog über Nanotechnologie ausführlich schreibt ohne ein einziges Mal das Wort “Künstliche Intelligenz” zu verwenden. Aber zumindest taucht gegen Ende das Wort Nanoroboter noch auf, wenn auch im Kontext von einem fiktionalen Roman.

    Aber mal Spaß beseite: Richard Feynman hat nicht nur zu Quanten geforscht sondern sich auch mit sogenannten Finite-State-Machines beschäftigt. Das kann man in den “Feynman Lectures On Computation” nachlesen. Ohne sich-selbst-reproduzierende Machinen ist Nanotechnologie praktisch wertlos.

  3. #3 tomtoo
    14. April 2017

    @samir

    Ok es geht um nano und ich lese jeden Beitrag von dir mit Spannung. Aber ein bischen tiefer dürfte es imho schon gehen.

    • #4 samir
      14. April 2017

      Vielen Dank für dein Kommentar. Ich wende mich eher an Leute die noch nicht viel über Nanotechnologie wissen, aber ich werde versuchen deine Anmerkung zu berücksichtigen.

  4. […] Was ist eigentlich diese Nanotechnologie? Samir Salameh erklärt mal, was es mit dem Buzzword auf sich hat und warum Kirchenfenster rot sind. […]

  5. #6 tomtoo
    14. April 2017

    @samir
    Ich danke dir ! Aber nano gibts ja auch bei der Schwarzpulver Herstellung. Aber du weist mehr. Wie ist das bei Beschichtungen ? Und wieso (letzter Artikel) wird da getrennt bzgl. Chemie und Physik . Da wirds doch eng ? Aber hey erstmal gute Reise !

  6. #7 anderer Michael
    16. April 2017

    Es gibt doch Versuche winzige kleine Motoren zu bauen. Ist das auch Nanotechnologie oder Mikrotechnik oder kein Unterschied?

    Zu den Kirchenfenstern: Sehr erstaunlich! Ich dachte , es wurde gemacht wie bei den Venezianern und ihrer Glasfärbetechnik, nämlich mit Metallen. Die sollen im Mittelalter vornehmlich in Deutschland gefördert worden sein, daher sollen die Geschichten von den Zwergen als Bergleute stammen. Allerdings hat Venedig ein Geheimnis um die Herstellung gemacht. Vielleicht mussten deshalb die Kirchenfensterhersteller auf Gold zurückgreifen

    • #8 samir
      17. April 2017

      @Michael: Danke für dein Kommentar. Mit diesen Motoren kenne ich mich nicht so gut aus, aber ich denke mal, dass es dann wieder eine Frage der genauen Definition ist. Es gibt auf jeden Fall einen sehr coolen Wettbewerb, das NanoCar Race, in dem Molekülgroße “Nano-Autos” ein Rennen fahren:
      http://nanocar-race.cnrs.fr/indexEnglish.php

  7. #9 anderer Michael
    16. April 2017

    Es hat mich doch sehr interessiert. Zum Punkt Färben von Glas bin ich u.a. auf diese Internetseite gestoßen.
    http://www.nora.lucycity.de/index.php/goldnanopartikel