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Nano-Elektronik:
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| Schneller und kleiner – so lautet der ungebrochene Trend in der Elektronik. Dies beobachtet man allerorts. Eine Datenverarbeitungsanlage der ersten Generation (ENIAC, 1946) war noch übermannshoch. Mit allen Aggregaten beanspruchte sie einen ganzen Raum.
Heutige Hochleistungscomputer passen in eine Damenhandtasche.
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Mit dem Eintritt in die Nanowelt wird der Trend zum Kleinen und Schnellen nochmals potenziert.
Die Nano-Elektronik erhält eine neue Dimension. Denn man betritt einen Bereich, in dem andere als uns bekannte Naturgesetze herrschen.
Das erste Nano-Radio (entwickelt von Zhenan Bao und Hendrik Schon) beispielsweise beruht auf Transistoren, die nur molekülgroß sind. Aber wie bringt man Elektroden an Molekül an? Das ist unmöglich. Hier kann man nicht mehr löten oder mit einer Pinzette agieren. Man hat hier nur eine Einflussmöglichkeit, wenn man die Voraussetzungen schafft, unter denen sich die Moleküle in der gewünschten Weise selbst organisieren können. So geht es in der Nano-Elektronik darum, das Umfeld für die eingesetzten Nano-Materialien so zu gestalten, dass per Selbstorganisation die gewollten Effekte entstehen. Und das funktioniert. 2004 kommen die ersten Nano-Speichermodule (Größe: 90 Nanometer) auf den Markt. Nano-Chips (Größe 65 Nanometer) werden erforscht. Der Nano-Transistor ist sogar nur 1 Nanometer groß.
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Nano-Optik:
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Die Optik umfasst weit mehr als Brillen und Glühbirnen. Sie reicht in die Informationstechnologie, Medizin, Biowissenschaften und Sensorik hinein. Durch den Einsatz von Nanoschichten und Nanostrukturen soll die Optik wesentlich verbessert werden.
Einige Schwerpunkte der Nano-Optik:
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- Neuartiger Lichtquellen im Alltag (mehr Licht, weniger Energie, längerlebig)
- Multimedia und Telekommunikation (Hochgeschwindigkeitstechnik)
- Messinstrumente (präzisere Messung, kleinere Geräte)
- Spiegel und Linsen für die Geräteoptik
- (nanometergenau gefertigte Linsen und Linsensysteme, laseroptische Anlagen)
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Nano-Chemie:
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| Die Naturwissenschaft Chemie erforscht die Eigenschaften, Zusammensetzung und Umwandlung von Stoffen bzw. Substanzen und der Verbindung von Stoffen bzw. Substanzen. Auch wenn dieser Bereich noch lange nicht zu Ende erforscht ist, erhält er doch durch die Nano-Chemie einen gewaltigen Zugang an neuen Möglichkeiten. |
Denn in der Nano-Chemie geht es nicht mehr nur um die Auswahl der richtigen Stoffe, die man braucht, um eine gewünschte Reaktion oder ein gewünschtes Material zu erhalten. Hier geht es um die Veränderung der gewählten Substanzen selbst, ohne dass sich aber an deren molekularen Zusammensetzung etwas ändert. Dies ist möglich durch das „Einarbeiten“ von Nano-Partikeln.
So hat man sich z. B. gefragt, wie das Abperlen von Wassertropfen an einer Lotusblüte funktioniert.
Dabei rollen die Wassertropfen nämlich den Schmutz auf und nehmen ihn mit, sie gleiten nicht wir es gewohnt sind, einfach über den Schmutz drüber.
Das Geheimnis sind spezielle Wachsnoppen im Nanobereich, welche die Oberfläche eines Lotusblattes ausmachen.
Mit der Nano-Chemie kann man diese raffinierte Oberflächenversiegelung imitieren. Nano-Putzmittel mit Abperleffekt, selbstreinigende Glasscheiben oder kratzfeste Autolacke sind die ersten Resultate. Der Clou: Die chemische Zusammensetzung dieser Stoffe ist die gleiche geblieben. Der Zusatzeffekt kommt nur durch die Nano-Partikel zustande. Solche Nano-Partikel mit speziellen chemischen Eigenschaften zu entwickeln ist die Herausforderung für die Nano-Chemie.
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Nano Life Science:
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| Dieser Forschungszweig umfasst die Wissenschaften, die sich mit Leben in all seinen Erscheinungsformen befassen.
Dazu gehört natürlich die Medizin und die Biotechnologie, und im weiteren Sinne auch die Erforschung der Umwelt und ihrer Wirkungen auf unsere Gesundheit. |
Vier Therapieprinzipien werden hier mit Hochdruck erforscht und gelten als zukunftsträchtig. Dies sind:
- Rekombinante Antikörper
- Lymphozyten-Transfer und Zell-Transplantation
- Gentherapie
- Schutzimpfung
Bislang waren diese Bereiche streng spezialisiert. Jetzt wird in jedem dieser Forschungszweige entdeckt, dass die Nanotechnologie einen enormen Zusatznutzen bietet. Somit kommen durch die Nanotechnologie diese Forschungsbereiche wieder zusammen. Insgesamt zeichnet sich „Nano in der Medizin“ durch nebenwirkungsarme Konzepte aus. Mehr dazu siehe unter „Krankheiten“, „Diagnose“ und „Therapie“ auf der Homepage.
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Nano-Analytik:
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| Bei der Analyse sollen die Einzelbestandteile eines Stoffes oder eines Gemisches ermittelt werden. Dies geschieht normalerweise zeitaufwändig mit physikalischen oder chemischen Untersuchungen, bei denen bestimmte Reaktionen Rückschlüsse auf die Einzelbestandteile erlauben.
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Eine neues, elegantes und vor allem schnelles System bietet die Nano-Analytik. Hier werden einfach die Oberflächen sozusagen abgetastet.
Dies kann so aussehen, dass man nach einem bestimmten Stoff sucht. In diesem Fall wird nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip verfahren. Wenn z. B. in der Terrorabwehr nach Sprengstoff oder Anthrax (dem hochpotenten Milzbranderreger Bacillus anthracis) gesucht wird, genügt es, einen „Abdruck“ von der gesuchten Oberfläche zu besitzen. Allerdings muss der Maßstab sehr klein und sehr genau sein, nämlich auf Nanometer genau.
Passt das gefundene Pulver – sei es Anthrax oder Dynamitstaub – in den Abdruck, dann kann durch das frühzeitige Erkennen der gefährliche Stoff auch schnell neutralisiert werden. Natürlich ebenfalls auf Nanoebene.
Soll ein unbekanntes Gemisch auf seine Bestandteile hin analysiert werden, dann ist es denkbar, dass durch ein spezielles Mikroskop (Kraftfeld- oder Rastertunnel-) die Oberfläche gescannt und mit einer Datenbasis im Computer abgeglichen wird. Auch so erhält man Kenntnis von den Einzelbestandteilen, ohne eine einzige chemische oder physikalische Reaktion anzusetzen.
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© 2004 TOPASS, "DAS Technologiezentrum für Nano Life Science in Europa."
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Nano-Glossar
