Der Weltraum … unendliche Weiten …
“Naja fast” wird der geneigte Leser schnell feststellen wollen.
Nach bisherigem Kenntnisstand kann ich dem nur zustimmen.
Üblicherweise werden 14 Giga Parsec für die Größe angegeben – oder auch knapp 0,46 × 1024 Kilometer.
Genauso “anschaulich” kann das Universum auch in die andere Richtung aufgespannt werden.
Die untere Schranke bildet dabei mit 16,2 x 10−36 Metern die Planck-Länge.
Wer sich einmal durch die verschiedenen Größenordnungen zoomen möchte,
findet hierfür auf der Seite ‘Scale of Universe’ [1] ein sehr nettes Flash-Tool.
Die beeindruckenden Bilder von Galaxien und Nebeln der großen Skalen, die von enormen Teleskopen aufgenommen werden, sind sehr populär. Doch auch in den weniger bekannten kleinen Skalen gibt es viel zu entdecken. Wie der Titel des Beitrages erahnen lässt, geht es mir heute und in weiteren Beiträgen dieser Serie um einen bestimmten Ausschnitt dieser kleinen Skalen und zwar dem “Nanoversum”.
Um welche Größenordnungen geht es nun also?
In der Nanotechnologie zählen alle Konstrukte und Strukturen zu Nano,
die mindestens in einer Dimension kleiner als 0,1 µm (100 Nanometer) sind.
Wie klein ist klein?
Damit man eine Vorstellung davon erhält, über welche Größen wir uns unterhalten,
folgt hier ein kleines Gedankenexperiment.
Wir nehmen einen Millimeter, ziehen ihn auf eine Strecke von einem Kilometer auf und schauen uns in dieser neuen Welt um.
- Ein E.Coli Bakterium wäre dann umgerechnet zwischen 2 und 6 Metern lang
- Hausstaub wäre je nach Art knapp 10 Meter pro Schuppe groß
- und die Nanotechnologie würde sich mit Strukturen befassen,
die so umgerechnet trotzdem zwischen winzigen 1 und 10 cm liegen.
Wir sind also sehr klein, aber war das schon alles?
Nein, denn die Form hat einen entscheidenden Einfluss auf unsere Nanomaterialien
und Formen gibt es viele im Nanoversum – und einige kommen uns erstaunlich vertraut vor.
So findet man Strukturen, die einen an Graslandschaften, ausgetrocknete Flussufer, Seeigel, Muscheln … erinnern.
Als erstes Beispiel möchte ich gern das Zinkoxid anführen.
Es ist vor allem als Bestandteil von Wundcremes bekannt. Als lockeres weißes Pulver ist es im Mikroskop auch nicht weiter aufregend, aber durch einige Modifikationen bilden die Kristalle plötzlich sehr interessante Formen.
Quelle: Technische Fakultät, Uni Kiel, Institut für Materialwissenschaft – Funktionale Nanomaterialien [2].
REM Bilder von mit ZnO Nanostrukturen bedeckten Oberflächen.
a) Core spike Partikel. b) ausgehöhlte ZnO Sphären. c) Schwammartige ZnO Struktur.
d) Eine höhere Vergrößerung von a) zeigt die lagen dünnen Spitzen mit einem Durchmesser auf Nanoskala. e) Die höhere Vergrößerung von b) zeigt die Bedeckung der Außenseite der Schalen mit kleinen Spitzen im Nanobereich. f) Diese höhere Vergrößerung von c) zeigt kristalline Facetten der Oberfläche der schwammartigen Struktur.
Im nächsten Teil werde ich dann auch weiter auf die Änderung der Eigenschaften durch Änderung der Form eingehen und natürlich auch wie sich all diese unterschiedlichen Formen bilden.
Aber eines vorweg, was man immer sehr schnell hört, wenn man den Begriff ‘Nano’ auch nur kurz streift:
Nanomaterialien sind weder pauschal gut, schlecht, besonders effizient, erbgutschädigend oder lassen sich sonst wie in eine Schublade stecken.
Und auch wenn das Wort ‘Nano’ als Zusatz bei irgendwelchen Produkten irgendein fantastisches Verhalten vorgaukelt, hat es mit der Realität aber meist nicht viel zu tun. Denn ‘Nano‘ ist kein geschützter Begriff.
Zum Abschluss – auch auf Hinblick zum Start der Kieler Woche [3] an diesem Wochenende – noch ein Bild von sogenannten nanoSails und einen Gruß an alle, die gerade im Norden und an der Förde sind 🙂
Quelle: Technische Fakultät, Uni Kiel, Institut für Materialwissenschaft – Funktionale Nanomaterialien [4].
REM Aufnahmen von Nano-Segeln hergestellt aus Zinkoxid.
Auch dazu wird es beim nächsten Mal mehr geben, wenn es wieder heißt
Das Nanoversum … unendliche Weiten …
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Quellen und Weblinks
[1] Homepage: Scale of the Universe, Stand Juni 2013. https://scaleofuniverse.com/
[2] Homepage: Institut für Materialwissenschaft – Funktionale Nanomaterialien, Stand Juni 2013. https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/fnano/
[3] Homepage: Kieler Woche 2013, Stand Juni 2013. https://kielerwoche.de
[4] Publikation: Gedamu et al., “Procedures and Properties for a Direct Nano-Micro Integration of Metal and Semiconductor Nanowires on Si Chips,” Journal of Nanotechnology, vol. 2012
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