- Kleine Männer, großes Ego…
Physikalische Effekte sind Größenabhängig!
Das ist eigentlich der spannendste Teil der Nanotechnologie. Physikalische Effekte hängen oft von der Größe ab. Gravitation z.B. ist für große Körper sehr wichtig. Deswegen beschäftigen sich Astronomen auch gerne mit Gravitation. In der Nanotechnologie ist die eher unwichtig. Allerdings sind Nanostrukturen in Größenbereichen in denen Effekte auftreten können die wir bei konventionellen (größeren) Strukturen so nicht beobachten. Ein einfaches (aber gutes) Beispiel ist die Interaktion mit Licht. Die Wellenlänge von sichtbaren Licht liegt etwa zwischen 380-780 nm. Da Nanostrukturen deutlich kleiner sein können, ändert sich ihre Interaktion mit den Lichtwellen. Das kann dazu führen, dass sie z.B. ihre Farbe ändern. Das prominente Beispiel ist Gold. Gold als Nanoteilchen ist nicht mehr gold sondern rot, macht man die Teilchen noch kleiner werden sie blau. Diese Effekte wurden früher schon in Kirschenfenstern ausgenutzt. Das rot was man in alten Kirchenfenstern sieht, ist eigentlich Nanogold. Farbpigmente waren früher nicht einfach herzustellen und Gold kleinzumahlen war eine einfache Methode, das wichtige Rot für Kirchenfenster herzustellen.
Links: Nanogold (?!) in einem Kirchenfenster in der Franziskanerkapelle der Verurteilung in Jerusalem. Rechts: Goldnanopartikeln können je nach Größe und Menge verschiedene Farben aufweisen (Entnommen von: https://www.mi2g.com).
Und damit komme ich auch zu meinem vierten Punkt:
- Das haben wir schon immer so gemacht!
Nano ist nicht neu!
Wie man von den alten Kirchenfenstern erahnen kann, ist Nanotechnologie nichts was wir in den letzten 20 Jahren erfunden haben. In Autoreifen spielen sie schon seit Jahrzehnten eine wichtige Rolle und auch Degussa hat schon in den fünfziger Jahren mit ihren submikron-Partikeln (was nichts anderes als Nanoteilchen sind) geworben. Auch wenn Nanotechnologie oft als etwas sehr neues dargestellt wird, benutzen wir Nano schon sehr lange. Neu ist nur, dass sich durch den technischen Fortschritt und den gezielten Investitionen in die Forschung die Nanotechnologie extrem schnell weiterentwickelt und dadurch in vielen neuen Branchen Einzug erhält.
Es gibt Geschichten aus der Zeit des dritten Kreuzzuges (1189-1192), dass Saladin auf König Richard Löwenherz getroffen sei. Saladin wollte Richard, der das Schwert Excalibur trug, von der Überlegenheit seines eigenen Schwertes überzeugen. So nahm er ein Seidentuch warf es hoch und zerteilte es mit seiner Klinge in der Luft. Ob sich diese Geschichte wirklich so zugetragen hat ist fraglich, aber die Klingen aus Damaszener Stahl waren für ihre Schärfe und Festigkeit bei den Kreuzfahrern gefürchtet. 2006 hat eine Forschergruppe um Prof. Paufler von der Technischen Universität Dresden gezeigt, dass in dem Damaszener Stahl winzige Fäden aus Zementit umhüllt von carbon nanotubes befinden. Diese kleinen, aber sehr harten Fäden in Kombination mit dem weichen Stahl verliehen den Damaszenerklingen wahrscheinlich ihre außergewöhnlichen Eigenschaften (der Nachweis muss allerdings noch erbracht werden). Die damaligen Handwerker fertigten, ohne es zu wissen, Nanotubes durch empirische Optimierung ihrer Schwertbearbeitungsprozedur an (Reibold, M. et al. (2006), Nature, 444, 286).
Links: Zementit Nanofäden die von carbon nanotubes umgeben sind (Entnommen aus: (Reibold, M. et al. (2006), Nature, 444, 286) Rechts: Zeichnung der Herstellung von schwarzen Pigmenten und deren Filterung im alten China.
Noch früher, vor über zweitausend Jahren, haben die Chinesen durch einfache Verbrennung Nanoteilchen erzeugt, die sie als Farbpigmente benutzt haben. Durch Verbrennung wurde Ruß erzeugt, der nanogroße Kohlenstoffteilchen enthält. Diese wurden dann auf Planen aus der Luft gefiltert und schließlich von der Plane heruntergekratzt (siehe Bild). Diese Farbpigmente wurden später z.B. beim Druck des größten Schatz der Harvard Bibliothek, einer originalen Gutenbergbibel (welche ich hoffentlich noch besichtigen kann) benutzt.
Ich hoffe mit diesem Artikel kann ich einen kurzen Einblick in, was Nanotechnologie eigentlich ist, geben. Das Thema ist leider zu umfangreich, um es umfassend in so einem kurzen Artikel zu beschreiben. Für diejenigen die sich mehr für das Thema interessieren empfehle ich einfach nach entsprechenden Büchern zu suchen. Besonders das Buch Beute (Prey) von Michael Crichton hat mir sehr gut gefallen. Micheal Crichton hat unter anderem die Bücher Jurassic Park, sowie die Vorlage zu Emergency Room geschrieben. In Beute (Prey) gibt er auf sehr fundierte und spannende Weise einen Einblick in die Nanotechnologie und wie Nanoroboter die Welt bedrohen.
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