Nanofunktion

 

Was ist nano?

Der Sammelbegriff Nanotechnologie, oft auch Nanotechnik (altgriechisch νᾶνος nános ‚Zwerg‘) gründet auf der allen Nano-Forschungsgebieten zu Grunde liegenden gleichen Größenordnung der Nanoteilchen vom Einzel-Atom bis zu einer Strukturgröße von 100 Nanometern (nm): Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter (10−9 m). Diese Größenordnung bezeichnet einen Grenzbereich, in dem die Oberflächeneigenschaften gegenüber den Volumeneigenschaften der Materialien eine immer größere Rolle spielen und zunehmend quantenphysikalische Effekte berücksichtigt werden müssen.

 

   

 

Schon heute eine wichtige Rolle spielen die Nanomaterialien, die zumeist auf chemischem Wege oder mittels mechanischer Methoden hergestellt werden. Einige davon sind kommerziell verfügbar und werden in handelsüblichen Produkten eingesetzt, andere sind wichtige Modellsysteme für die physikalisch-chemische und materialwissenschaftliche Forschung. Ebenfalls bedeutend ist die Nanoelektronik, deren 'Zugehörigkeit' zur Nanotechnologie in der wissenschaftlichen und forschungspolitischen Praxis aber nicht einheitlich gesehen wird.

 

Eine Entwicklungsrichtung der Nanotechnologie kann als Fortsetzung und Erweiterung der Mikrotechnik angesehen werden ('top-down-Ansatz'), doch erfordert eine weitere  Verkleinerung von Mikrometerstrukturen meist völlig unkonventionelle neue Ansätze. Die Chemie geht in der Nanotechnologie oft den anderen Ansatz: 'bottom-up'. Chemiker, die üblicherweise in molekularen, d.h. sub-nano Dimensionen, arbeiten, bauen aus einer Vielzahl von einzelnen Moleküleinheiten größere nanoskalige Molekülverbunde auf. Ein Beispiel dazu sind Dendrimere.

 

Nur ein kleiner Zweig der Nanotechnologie beschäftigt sich mit Nanomaschinen oder Nanobots.

 

Die Bundesrepublik Deutschland, insbesondere das Saarland, ist auf dem Gebiet der Nanotechnologie weltweit an der Spitze der Forschung intensiv beteiligt.


Ein Nano-Strukturelement verhält sich in der Größe zu einem Fußball, wie der Fussball zur Erde. Bisher war die Konstruktion in Nanodimensionen eine Domäne der Natur: Seit Jahrmillionen "baut" sie nach diesem bewährten Grundprinzip unsere Welt aus Pflanzen, Tieren und Menschen. Darauf greift jetzt auch die Nano-Technologie zurück.

 

Mit einer Nanobeschichtung modifizierte Glasoberflächen werden mit hydrophoben (wasserabweisenden) und schmutzabweisenden Eigenschaften ausgestattet, um so die selbstreinigenden Eigenschaften zu erzielen. Dazu wird auf eine bestehende, meist eine glatte, nichthydrophobe Oberfläche eine neue Oberflächenschicht aufgebracht. Nanobeschichtungen gehen eine physikalische Verbindung mit einer bestehenden Oberfläche ein, wie das z. B. bei einer Tapete der Fall ist.

 

     

 

Die Nanowissenschaft beschäftigt sich mit Objekten, die nur wenige oder wenige Zehn Nanometer groß sind, wobei ein Nanometer einem Milliardstel Meter entspricht. Nanopartikel und Nanostrukturen sind daher nur aus 100 bis 100.000 Atomen oder Molekülen zusammengesetzt und zeigen physikalische und chemische Eigenschaften oder biologische Funktionen, die sich sehr von denen einzelner Atome oder Moleküle beziehungsweise Gegenständen unserer Alltagswelt unterscheiden.

 

Nicht nur die Lotusblume sondern auch viele andere Pflanzen und Insekten reinigen sich von selbst. Heute ist in vielen Anwendungsgebieten die Übertragung des Wirkprinzips aus der Natur auf technische Oberflächen gelungen. Wissenschaftler haben dabei folgendes festgestellt. Die Oberfläche muss nicht glatt werden, sondern muss nach der Versiegelung eine "raue" Oberfläche aufweisen.

 

Die veredelte Oberfläche reduziert die Kontaktfläche, sodass sich Schmutz nicht festsetzen kann und sich Regenwasser zu Tropfen formt und beim Abperlen den Schmutz größtenteils aufnimmt und entfernt. Die so erzielten selbstreinigenden Eigenschaften reduzieren den Reinigungsaufwand und schützen die Oberfläche nachhaltig unter anderem vor Alterung, aggressiven Umwelteinflüssen und Kalkablagerungen.