Business-Grüsse aus der Welt der Nano-Technologien

26.02.2014 |  Von  |  Marketing, Web
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Business-Grüsse aus der Welt der Nano-Technologien
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Autoblech ist dünner geworden. Die Vorteile überwiegen. Weniger Stahl bedeutet weniger Gewicht. Weniger Gewicht spart Material und Kosten. Wird ein leichtgewichtiges Auto bewegt, so reicht der Treibstoff signifikant länger, als dies beim Oldtimer von Frau Benz der Fall war. Mehr Dellen beim dünnen Blech? Nicht unbedingt, es kommt darauf an, was man daraus macht.

Doch diese Grenzen sind längst ausgelotet. Selbst ausgefuchste Sparer scheuen vor nano-dünnhäutigen Blechkarossen zurück, denn dagegen sprechen Machbarkeitsgrenzen und nicht zuletzt Sicherheitsrichtlinien. Dennoch behandelt dieser Beitrag die Nano-Technologien und deren Business-Nischen. Wie wir am Automobil-Beispiel erkennen, gilt es, die Einsatzgebiete für diese Ultradünn-Technologien sorgfältig zu verifizieren. Denn Nano-Technologien tragen nicht zur uneingeschränkten Freude von Wissenschaft und Medizin bei. Feinst-Partikel durchdringen Flora und Fauna. By the way: Der Mensch und seine Organe sind davon nicht ausgenommen.



Drei Schlüsseltechnologien: IT, Bio- & Nanotechnologie

Der griechische Terminus „nanos“, zu Deutsch „Zwerg“, gilt als Wortstamm für die zukunftsträchtige Nanotechnologie. Die Einordnung in den Bereich des „Ultra-Winzigen“ kommt nicht von ungefähr. Nanotechnologie befasst sich mit Grössenstrukturen, die sich im Spektrum vom Einzel-Atom bis hin zu 100 Nanometern (nm) ansiedeln. Adäquat gestaltet sich das Forschungsumfeld. Der Auftrag lautet, molekulare Bausteine zu völlig neuen Materialien mit individuell zugeschnittenen Eigenschaften zusammen zu setzen. Als Aufsatzpunkte gelten die Grundlagenwissenschaften der Physik und Chemie. Wir durchdringen die Schallmauer des Milliardstel Meter – nach unten. Denn mathematisch formuliert bewegt sich die Nanotechnologie im Messbereich von „Zehn-hoch-minus-neun-Meter“. Das Haar des Menschen hat den stattlichen Durchmesser von 80.000 nm. Da fühlt man sich schon eher bei einem Doppelstrang der menschlichen DNA zuhause. Deren Breite beträgt etwa 3 nm. Vertraut man Prognosen der Zukunftsforscher, so nimmt die Nanotechnologie neben Biotechnologie und Informationstechnologie (IT) eine adäquate Rolle unter den Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts ein.

Weltweite Forschungsmittel verleihen dem „Zwerg“ Flügel

Wagen Nano-Experten einen populärwissenschaftlichen Vergleich und eine Standortbestimmung, so sagen sie für ihr „Baby“ eine Entwicklung vorher, wie sie die Informationstechnik nach der Erfindung der Transistoren und der Konzeption integrierter Schaltkreise zurück gelegt hat. Als Verbraucher sind wir im Moment noch stark in der Mikrosystemtechnik verhaftet. Unsere elektrische, thermische, optisch-biologische, magnetische und mechanische Welt ist von einer perfekt inszenierten Mikrotechnologie geprägt, wenn wir Produkte der Automobil-, Kommunikations-, Medizin- oder Umwelttechnik im täglichen Leben einsetzen. Als beredtes Beispiel wird gerne der Druckkopf eines Inkjet-Druckers herangezogen.





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Die Nano-Welt steckt voller Überraschungen und neuer Erkenntnisse. (Bild: Helene Souza / shutterstock.com)




Doch die Nano-Zukunft macht sich unaufhaltsam im Alltagsleben breit. Funktionelle Schichten umhüllen Produkte, lassen Staub abprallen und Wasser abperlen oder veredeln Präzisionsoptiken. Auch Top-Erzeugnisse der Elektronik und der Datenspeicherung sind dank Nano-Substanzen in ihrer Funktionalität optimiert. Die Nano-Welt steckt voller Überraschungen und neuer Erkenntnisse. Elektrisch isolierende Stoffe entwickeln ein leitendes Verhalten und nicht lösliche Stoffe ändern ihren Aggregatzustand, werden plötzlich löslich. Wieder andere wechseln die Farbe oder werden gar durchsichtig. Dies sind die Phänomene, aus denen findige Geister neue Produktideen schöpfen.

Bereits im Jahr 2010 erreichte das Welt-Marktvolumen einen Wert von 1 Billion US-Dollar. Am weitesten fortgeschritten sind die Nano-Tools rund um die Oberflächenbearbeitung, doch die Elektronik zieht mit enormer Dynamik nach, fordert neue Technologien für die nächsten Generationen der Chip-Produktion. Das Ende der klassischen Fotolithografie, wie sie bei der Chip-Produktion eingesetzt wird, ist bei circa 0,1 Mikrometer erreicht. Deshalb besteht Bedarf an neuen Lithografie-Techniken, die den Bereich von 1-100 nm erschliessen. Goldgräberstimmung kommt auf, wenn es darum geht das „Nano-Universum“ zu entdecken. Doch ernten werden nur jene, die säen. So nimmt es nicht Wunder, dass Amerika, China, Europa und Japan milliardenschwere Forschungsprogramme aufgelegt haben, um ihre Industrien mit unique verfügbarem Nanotechnik-Know-how für die Zukunft fit zu machen.

Bereits marktgerecht: Verschleissreduktion in der Werkstofftechnik



Zukunftsmusik ist verheissungsvoll. Doch in welchen Bereichen ist die Nanotechnologie bereits „angekommen“? Da sind die schützenswerten Oberflächen zu nennen. Die Nanotechnik bietet mit speziell entwickelten Nano-Stäuben richtungweisende Möglichkeiten beim Schichtauftrag auf schützenswerte Oberflächen. Dank quasi kristalliner Schichtaufträge ergeben sich aussergewöhnlich günstige Reibungskoeffizienten. Neben dieser Form der Leistungsoptimierung kann auch der Umweltschutz partizipieren. Schmiermittel sind oft Auslöser toxischer Folgeprobleme. Dank nanotechnisch neu konzipierter, biologisch abbaufähiger Ersatzstoffe lassen sich die bekannten Verfahren der Mikro-Schmierung durch günstigere, umweltbekömmlichere Verfahren ablösen. Die unter der Bezeichnung „Lotuseffekt“ bekannte Selbstreinigungskraft nanotechnisch veredelter Oberflächen setzt neue Akzente in der Karosseriefertigung.

Umweltschützer bekommen hingegen Beklemmung, wenn sie realisieren, was sich in Landwirtschaft und Gartenbau anbahnt. Agrarwissenschaftler haben nämlich ihr Herz für nanotechnologische Heilsverkündungen entdeckt. Man hat erkannt, dass die Nanotechnologie in einem Grössenbereich forscht und entwickelt, der jenem der winzigsten Bausteine unserer Erde entspricht. Grundsätzliche Möglichkeiten der Manipulation und Durchdringung von Pflanzengewebe sind machbar. Nanoformatige Pestizide wären erstmals in der Lage, ihre Wirkstoffe in die Pflanzenzelle zu implementieren – sofern unsere Gesetzgebung diese Manipulationen zulässt.

Wo Licht ist, fällt auch Schatten, und so ist es zum Abschluss dieser nanotechnischen Betrachtungen an der Zeit, den Blick auf die Gesamtheit dieser technischen Herausforderung zu lenken. Wie der „Urvater der Nanotechnologie“, der Physiker Richard Feynman, bereits im Jahre 1959 vor der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft ins seinem Vortrag feststellte, bietet die Nanotechnologie „viel Spielraum nach unten“.



 

Oberstes Bild: © bonninturina – Fotolia.com


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