Jopp Nanotechnologie - Aufbruch ins Reich der Zwerge

2. Auflage 2006
ISBN: 978-3-8349-9108-9
Verlag: Betriebswirtschaftlicher Verlag Gabler
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 183 Seiten, eBook

Der versierte Wissenschaftsjournalist gibt einen Überblick über eine faszinierende Querschnitts-Technik. Neu in der 2., aktualisierten und erweiterten Auflage sind u. a. Entwicklungstendenzen in Korea und China sowie ein aktueller, weltweiter Überblick über die staatlich geförderten Forschungsaufwendungen. Auch die sich schnell wandelnde Forschungslandschaft in Deutschland wird ausführlich an Hand neuer Nanozentren thematisiert. Ein einzigartiges Buch zum einzigartigen Nanokosmos.

Klaus Jopp ist diplomierter Chemiker und freier Wissenschaftsjournalist in Hamburg.

Zielgruppe

Professional/practitioner

Autoren/Hrsg.

Jopp, Klaus

Inhaltsverzeichnis

1;Inhaltsverzeichnis;6
2;Vorwort;12
3;Das Orakel von Delphi;15
3.1;Zwischen Science-Fiction und Wirklichkeit;15
3.2;Deutschlands Straßennetz auf einem Fingernagel;17
3.3;Nano – ein Thema mit überragender Querschnittsfunktion;18
3.4;Strukturen nach dem Plopp-Effekt;19
3.5;Erfolgskonzept Miniaturisierung;21
3.6;Wie die Nadel eines Plattenspielers;22
3.7;Auf dem Sprung in die Kommerzialisierung;23
4;Vorbild Natur – Vorbild Zelle;28
4.1;Die effektivste Fabrik ist winzig klein;28
4.2;Der Evolution auf der Spur – Selbstorganisation und Replikation;29
4.3;Erfolgsstrategie Miniaturisierung – der Abstieg vom Mikro- in den Nanokosmos;30
4.4;Der Nanokosmos hat eigene Spielregeln;32
4.5;Effekte und ihre Grundlagen;33
4.6;Der interdisziplinäre Ansatz;35
5;Kleinste Teilchen – größte wirtschaftliche Bedeutung;38
5.1;Alte Märkte mit neuen Lösungen;38
5.2;Mit Nanopartikeln und -composites wird schon Geld verdient;40
5.3;Die Banken haben das Thema Nano entdeckt;41
5.4;Flache Displays vor weiterem Boom;45
5.5;Neue Märkte durch neue Lösungen;46
5.6;Ultrafeine Pulver für Pigmente, Katalysatoren und Keramiken;47
6;Der Forschungswettlauf;52
6.1;Das Gerangel um die Poleposition in den Märkten der Zukunft;52
6.2;Überraschend großes Innovationspotenzial in Deutschland;53
6.3;Die nächste Industrielle Revolution;54
6.4;Die meisten US-Fördermittel gehen in die Grundlagenforschung;56
6.5;Stärken und Schwächen der Triade;57
6.6;Die japanische Herausforderung;58
6.7;Bei Patenten USA und Deutschland vorn;60
6.8;Europäische Programme;63
6.9;Europa in der Nanotechnologie schon stark vernetzt;64
6.10;Förderung durch das BMBF;65
6.11;Nachwuchswettbewerb Nanotechnologie;66
6.12;Netzwerk für den Fortschritt – die deutschen Kompetenzzentren;68
6.13;„Magnete des Wissens“;69
6.14;„Projekthaus Nanomaterialien“ – eine neuartige Kooperation;77
6.15;Start für das Start-up „Degussa Advanced Materials“;79
7;Einsatz der Zwerge in Medizin, Pharmazie und Biologie;84
7.1;Spannende Überschneidungen zwischen Nano- und Biotechnologie;84
7.2;Neuartige medizinische Heinzelmännchen;86
7.3;Perfekte Biowerkstoffe;87
7.4;Mit winzigen Magneten gegen den Krebs;88
7.5;Medikamente mit Tarnkappe;90
7.6;Biokompatible Nanoschichten für Implantate;90
7.7;Maßgeschneiderte neue Wirkstoffe;92
7.8;Verbesserte Analyse von DNA-Proben;94
7.9;Nanosilber statt Antibiotika;95
7.10;Neuartiges Werkzeug zur Entwicklung von Diagnostika;98
7.11;Nanotechnologie in aller Munde;99
7.12;Grundsätzlicher Technologiewandel bei der Zahnpflege;100
8;Inspiration für Chemie und neue Materialien;104
8.1;Schlüsselbranche für Nanowerkstoffe und -strukturen;104
8.2;Polymerdispersionen – Nanoteilchen in Megatonnen;104
8.3;Nanocomposite mit unterschiedlichen Morphologien;106
8.4;Neue Katalysatoren für getaktete Polymere;107
8.5;Organische Metalle – eine ganz neue Werkstoffklasse;109
8.6;Wenn Weißmacher durchsichtig werden;112
8.7;Die Erfolgsstory vom Sand;115
8.8;Nanostrukturen mit Lotus-Effekt – Bausteine für superhydrophobe Beschichtungen;117
8.9;Doppelte Struktur gegen den Schmutz;118
8.10;Lotus-Spray in der Pipeline;119
8.11;Kunststoffe mit Lotus-Effekt;120
8.12;Extrem wasserabweisende Zeltbahnen und Textilien;122
8.13;Katalysatoren, Zeolithe und Klebstoffe;123
8.14;Schaltbare Kleber;124
8.15;Keine Mikrosysteme ohne geeignete Fügetechnik;125
8.16;Nanomaterialien mit neuen funktionellen Eigenschaften;126
8.17;Das Geheimnis der Wunderskier;129
8.18;Geheimtinten aus Hamburg;129
8.19;Verbünde, Composite und Pulver;131
8.20;Fullerene – Fußbälle, Röhren und andere Merkwürdigkeiten;135
8.21;Nobelpreis für Chemie in nur elf Tagen;137
8.22;Künstliche Diamanten aus Fulleren;139
8.23;Heißes Eisen Supraleiter;140
8.24;Ionentriebwerke für Satelliten;141
8.25;Verbundwerkstoffe mit Nanoröhren;142
8.26;Energiesparende Styrolsynthese;143
8.27;Molekulare Drähte für die Mikroelektronik;144
9;Neuer Schub für Elektronik und Informationstechnik;146
9.1;Von den Energiemonstern zum Transistor;146
9.2;Durchbruch des PC per Bausatz;147
9.3;Strukturen immer kleiner, Wafer immer größer;149
9.4;Die „Pizza-Bäcker“ kommen;150
9.5;Miniaturmagneten als Datenspeicher;152
9.6;Auf dem Sprung zu postoptischen Lithographieprozessen;154
9.7;Nanoröhrchen in Y-Form aus Berlin;156
9.8;BSE-Erreger als Stromkabel;158
9.9;Baukasten für Nanowerkzeuge;158
9.10;Laser aus atomaren Schichtstapeln;160
10;Heinzelmännchen für Feinmechanik, Optik und Analytik;162
10.1;Hohe Ausgaben für Forschung und Entwicklung;162
10.2;Muskeln aus nanoporösem Metall;163
10.3;Das Photon als Technologieträger;163
10.4;Das Zeitalter der OLEDs hat begonnen;167
10.5;OLEDs auch für Beleuchtungszwecke;170
10.6;Polymerelektronik gewinnt an Gewicht;172
10.7;Technologiewechsel bei der Chipherstellung;173
10.8;Über 100 Schichten bis zum Spiegel;175
10.9;Meilenstein für neue Technologie zur Chipfertigung;176
10.10;Dosiersysteme für wenige Nanoliter;178
10.11;„Augen und Finger“ für die Nanotechnologie;180
10.12;Analytik – auch im Nanokosmos unverzichtbar;181
10.13;Zwergeninstrumente: Pinzetten, Heizer und Pipetten;181
10.14;Auf dem Weg zur magnetischen Nanofestplatte;182
11;Potenzial für die Automobilindustrie;184
11.1;Nanos im Fahrzeug – zum Teil ein „alter Hut“;184
11.2;Zwerge sollen helfen, den Flottenverbrauch zu senken;188
11.3;Leichtbau ist Trumpf;190
11.4;Endlich kratzfeste Lacke;191
11.5;Der Wettlauf zur Kratzfestigkeit ist noch nicht entschieden;192
11.6;Ferrite, Chamäleons und Lotus;193
12;Auch die Umwelt profitiert;196
12.1;Neue Chancen für die Ressourcenschonung;196
12.2;Warmes Wasser von der Sonne;196
12.3;Nanoporen und -membranen;197
12.4;Neue Technologie zur Salzgewinnung;198
12.5;Metallische Nanofilter;199
12.6;Automobillackierung: Es geht auch ohne Chrom;199
12.7;Halogenfreie Flammschutzmittel auf Nanobasis;201
12.8;Organisches Metall hilft auch im Umweltschutz;202
12.9;Ultimativer Roststopper;203
12.10;Baustoffe mit Nanoappeal: Beton und Lehm;205
13;Die Energie der Zukunft;208
13.1;Von der Sonnenwärme bis zu hocheffizienten Dämmstoffen;208
13.2;Nanoskalige Solarzellen für mehr Power aus der Sonne;208
13.3;Die Nanobatterie;210
13.4;Der eigentliche Clou: Niedertemperatur-Sintern bei nur 250°C;211
13.5;Alle Sicherheitstests mit Bravour bestanden;212
13.6;Was die Brennstoffzelle mit Nanotechnologie zu tun hat;213
13.7;Nanoröhren als Wasserstoffspeicher – Wunsch und Wirklichkeit;214
13.8;Nanowürfel als Speichermedien;215
13.9;Hoffnungsträger Metal Organic Frameworks;216
13.10;Starkes Duo für die Wärmedämmung;217
14;Die Visionen von der Nanomaschine;220
14.1;Ray Kurzweil und K. Eric Drexler – Propheten oder Spinner?;220
14.2;Es geht um elementare Fragen der menschlichen Existenz;221
14.3;Nanoroboter, die sich selbst replizieren;223
14.4;Schwärme von künstlichen Kreaturen;225
14.5;Umweltschützer fordern ein Nano-Moratorium;226
14.6;Auch das Militär will Nanotechnik;230
14.7;Ängste ernst nehmen;231
15;Namenverzeichnis;234
16;Stichwortverzeichnis;238
17;Der Autor;248

Das Orakel von Delphi.- Vorbild Natur — Vorbild Zelle.- Kleinste Teilchen — größte wirtschaftliche Bedeutung.- Der Forschungswettlauf.- Einsatz der Zwerge in Medizin, Pharmazie und Biologie.- Inspiration für Chemie und neue Materialien.- Neuer Schub für Elektronik und Informationstechnik.- Heinzelmännchen für Feinmechanik, Optik und Analytik.- Potenzial für die Automobilindustrie.- Auch die Umwelt profitiert.- Die Energie der Zukunft.- Die Visionen von der Nanomaschine.

Leseproben

Kapitel 4

Einsatz der Zwerge in Medizin, Pharmazie und Biologie (S. 83-84)

Spannende Überschneidungen zwischen Nano- und Biotechnologie

Wer erinnert sich nicht an den Film „Die phantastische Reise", den Richard Fleischer 1966 für die 20th Century Fox gedreht hat. Eine U-Boot-Besatzung wird zusammen mit ihrem Gefährt auf die Größe einer Mikrobe geschrumpft und in die Blutbahn eines Wissenschaftlers injiziert, um dort ein lebensbedrohliches Blutgerinnsel zu beseitigen. Für die Crew beginnt in der Tat eine phantastische Reise, die zu einem dramatischen Wettlauf mit der Zeit gerät, denn nur 60 Minuten bleiben zur Erfüllung der Mission. In plastischen Bildern wird deutlich, welche Vorgänge im Körper ablaufen – wobei man nie vergessen darf, dass Hollywood bei diesem Vorgriff auf das Nanozeitalter Regie geführt hat.

Propheten der Nanotechnologie träumen ähnlich wie in dem Film-Epos von winzig kleinen, intelligenten Maschinen, die in unserem Körper ganz gezielt Viren, Bakterien oder Krebszellen attackieren, bedrohliche Plaques-Ablagerungen in unseren Adern au.ösen oder als interne Messsonden z. B. für Temperatur, Bluthochdruck oder Körperfunktionen fungieren. Derartige omnipotente Nanoroboter wird es wahrscheinlich nie geben – und geschrumpfte U-Boot-Besatzungen schon gar nicht. Viele Fachleute sind dennoch davon überzeugt, dass Zwerge im Bereich der Medizin, Pharmazie und Biologie sehr hilfreich sein werden. Erste Ansätze in der medizinischen Diagnostik und Therapie, in Analytik und Sensorik sind bereits realisiert, auch wenn viele Entwicklungen den Bereich der Grundlagenforschung noch nicht verlassen haben.

Drei Technologietrends markieren den Beginn des 21. Jahrhunderts und prägen die künftige industrielle und wirtschaftliche Entwicklung: die Informations-, die Biound die Nanotechnologie. Besonders spannende Gebiete für die Forschung sind die Überlappungsbereiche. Gerade die Schnittmenge der Nano- mit der Biotechnologie soll auf vielen Gebieten geradezu revolutionierende Erkenntnisse und umfassende neue Anwendungen generieren. Die Nanobiotechnologie macht sich sowohl die rasante Miniaturisierung (Top-down-Strategie) als auch die gewachsenen Möglichkeiten zu eigen, künftig auf molekularer Ebene hantieren zu können (Bottom-up-Strategie). Gleichzeitig erfolgt eine verstärkte Nutzung biologischer Prozesse für die technische, hier besonders für die physikalisch-chemische Entwicklung. Zwei Schlagzeilen skizzieren diese parallele Vorgehensweise: „Biology meets Nanotechnology" lautet die erste. Sie zielt darauf ab, dass Prinzipien der Biologie verstärkt auf nanotechnologische Verfahren übertragen und biologische Nanoobjekte für die Technik nutzbar gemacht werden. Hier sind insbesondere molekulare Motoren und molekulare Bioelektronik gemeint. Der zweite Slogan heißt genau umgekehrt: „Nanotechnology meets Biology". Dahinter verbirgt sich der Einsatz nanotechnologischer Verfahren in der Biologie, im speziellen zur Steuerung und Behandlung biologischer Systeme. So sollen unter anderem Nanopartikel biokompatible und biofunktionale neue Werkstoffe sowie die Früherkennung und Therapie von Krankheiten ermöglichen.

Deutschland hat im Gegensatz zu anderen Ländern schon relativ früh auf einen Schwerpunkt Nanobiotechnologie gesetzt, das Forschungsministerium BMBF sieht hier offenbar sehr gute Chancen zur Pro.lierung. Ende Juni 2001 wurde das neue Förderprogramm mit dem Titel „Nanobiotechnologie, Forschung an der Schnittstelle von Physik, Biologie, Chemie, Material- und Ingenieurwissenschaften, zwischen Nano- und Biotechnologie" in Berlin vorgestellt. Die Fördermaßnahmen sollen bis 2006 ein Volumen von bis zu 50 Millionen Euro erreichen. In einer ersten Runde wurden rund 20 Millionen Euro für 21 Projekte bewilligt. Das Ministerium sah sich schnell bestätigt, denn die Unternehmensberatung Ernst &, Young hatte in ihrem europäischen Life Sciences Report die Nanobiotechnologie als eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts identi.ziert. Die zahlreichen Einsatzfelder versprächen ein erhebliches wirtschaftliches, medizinisches und technologisches Potenzial. So wurde Ende 2002 das CC-NanoBio-Tech-Kompetenzzentrum Nanobiotechnologie in Kaiserslautern gegründet

Über Autor(innen)

Klaus Jopp ist diplomierter Chemiker und freier Wissenschaftsjournalist in Hamburg.