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Neue
Technologien: Nanotechnologie
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Nanotechnologie
- Chancen und Risiken
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| Der
Begriff "Nanotechnologie" leitet sich vom griechischen Wort "nanos"
ab. "Nanos" heisst "Zwerg". Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter. Ein
Millimeter enthält eine Million Nanometer.
Die
Nanotechnologie wird das Leben der Menschen verändern, meinen Experten.
Die neue Technologie wird, so sind sie überzeugt, einen Meilenstein
in der Entwicklung der Menschheit setzen wie etwa die Erfindung der Elektrizität,
des Flugzeugs oder des Computers.
Die Nanotechnologie ist keine neue Bezeichnung für eine neue wissenschaftliche Disziplin.
Der Begriff umschreibt die Forschung oder die Produktion von Materialien,
welche zu einem gewissen Teil aus Teilchen bestehen, welche kleiner als
100 nm gross sind. Nanomaterial kann, muss aber nicht, ausschliesslich aus Nanopartikeln bestehen. |
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Nanomaterial erhält man entweder durch Zerkleinerung von natürlich entstanden
Stoffen wie Gold, Kohlenstoff oder Silikaten oder durch die künstliche
Herstellung von Teilchen mit einer typischen Kristallstruktur. Die Letzteren
nennt man Nanotubes und Buckyballs.
Die
Nanotechnologie gilt als eine Schlüsseltechnologie der Zukunft. Sie
umfasst alle Produktionstechniken und Produkte, die sich in der Grössenordnung
von 1 bis 100 Nanometer d.h. Milliardstelmeter bewegen. Damit zielt die
Nanotechnologie auf die konstruktive Beherrschung von Grössenordnungen,
die den kleinsten funktionellen biologischen Strukturen entsprechen. Im
Bereich der Moleküle und Atome verlieren die disziplinären Unterscheidungen
zwischen Physik, Chemie und Biologie an Bedeutung. Das Verständnis
der kleinsten Strukturen der Natur ermöglicht auch gezielte Veränderung
auf atomarer Ebene und damit die Herstellung von sehr präzisen nanotechnologischen
Produkten.
Der
Nanotechnologie mangelt es bisher an einer klaren Abgrenzung zur bisher
bekannten Mikrotechnologie. Die Namensgebungen und Definitionen
sind noch sehr uneinheitlich.
Die
Nanotechnologie ist eine grundlegend neue Entwicklung in der industriellen
Produktion. Die Nanotechnologie wiederspiegelt den heutigen Trend, in der
Produktentwicklung Dinge zu verkleinern und zu miniaturisieren. Ein Beispiel
dazu ist die Herstellung von immer schneller arbeitenden Computerchips,
grösseren Speicherkapazitäten, wirkungsvolleren Batterien und
Speichermöglichkeiten der elektrischen Energie, hauchdünnen Oberflächenbeschichtungen
von Materialien, nanotechnische Kunststoffanwendungen oder den sogenannten
"Fähren" in der Arzneimittelherstellung.
Nanopartikel
versprechen, im Gegensatz zu ihrer winzigen Grösse von einigen Milliardstel
Metern, ein riesiges Anwendungspotenzial. So hoffen beispielsweise Mediziner
und Pharmazeuten, zukünftig mit Hilfe dieser Teilchen aus wenigen
Dutzend bis einigen Tausend Atomen, Medikamente gezielt in bestimmte Zellen
einschleusen zu können. Ausserdem spielen die Nanopartikel aufgrund
ihrer besonderen Eigenschaften eine immer grössere Rolle bei der Herstellung
von Beschichtungen, Lacken oder Klebern. Mit zunehmender Nutzung dieser
Alleskönner drängt sich nun die Frage auf, ob Nanopartikel auch
gesundheitsschädlich oder umweltbelastend sein können. Ihre Auswirkungen
sind nicht genügend erforscht, um darauf zufriedenstellend zu antworten.
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Neue
Gesetze, neue Eigenschaften, neue Produkte
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Mit
der Nanotechnologie werden nicht nur Wissensgrenzen überschritten,
sondern auch einige naturwissenschaftliche Gesetze müsse neu überdacht
und allenfalls ergänzt bzw. neu formuliert werden.
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| Stoffe
verhalten sich im Nanopartikelbereich zum Teil völlig anders als früher
beobachtet werden konnte.
Bei
Stoffen unter einer Grösse von ca. 50 nm gelten nicht mehr die Gesetze
der klassischen Physik, sondern die Regeln der Quantenphysik. Aus
der Schulphysik ist vielleicht noch bekannt, dass bei abnehmendem Körperdurchmesser
das Verhältnis zwischen der Körperoberfläche und der Körpermasse
steigt. |
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Das bedeutet, dass sich bei sehr kleinen Körpern die Körpermasse
auf eine besonders grosse Körperoberfläche verteilen kann. Es
befinden sich anteilmässig mehr Atome an der Körperoberfläche
als im Körperinnern.
Stoffe wie Nanopartikel verhalten sich daher
bei physikalischen und chemischen Prozessen viel reaktiver als grössere
Partikel.
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| Stoffe,
welche im Normalzustand elektrischen Strom nicht leiten, also isolierend
wirken, sind plötzlich im Nanopartikelbereich elektrisch leitend.
Substanzen, welche bisher in Flüssigkeiten als unlöslich betrachtet
wurden, sind als Nanopartikel in denselben Flüssigkeiten löslich.
Andere Stoffe zeigen als Nanopartikel völlig andere Eigenschaften
wie der Farbe oder der Durchsichtigkeit usw. |
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Die
Erfindungen der Nanotechnologie haben der industriellen Produktion viele
weitere Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.
Das Wissen der Nanotechnologen
hat längst in der industriellen Produktion u.a. der Elektronik-, der
Kosmetik-, der Pharma-, der Lebensmittel-, der Haushaltwaren- und der Verpackungsindustrie
Eingang gefunden.
Bei
selbstreinigenden Produkten wie etwa Backöfen wurden längst nanotechnologische
Erkenntnisse in die Produktfertigung integriert. Die Produkte müssen
im Verkauf nicht als Waren bezeichnet werden, welche mit nanotechnologischen
Wissen hergestellt wurden. Beim Kauf von Waren können daher Konsumentinnen
und Konsumenten die Produkte nicht als solche mit einem nanotechnologischen
Hintergrund erkennen.
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