Experten aus aller Welt diskutieren diese Woche die Trends der Nanotechnologie. Doch was ist Nanotechnologie eigentlich? Wie wird diese verwendet und warum Nanopartikel und ihre grosse Oberfläche so wichtig ist, erklärt uns Prof. Dr. Frank Scheffold vom Physikdepartement im Interview.
Was ist Nanotechnologie?
Ein Nanometer (10−9m) ist ein Längenmass; etwa fünfmal so gross wie ein Silizium-Atom. Heute misst man damit oft die Wellenlänge von Licht oder braucht es als Masseinheit in der Nanotechnologie. Eigenschaften von Materialien ändern sich, wenn sie als sehr kleine Strukturen vorliegen – diese Tatsache nutzt die Nanotechnologie. Das heisst, chemisch identische Materialien können neue Funktionen haben – beispielsweise als UV-Nanopartikel in Sonnencremes oder Kunststoffen, welche UV-Licht reflektieren und absorbieren und sie so effizienter gestalten. Nanostrukturierte Pigmente lassen Farben und Lacke brillanter erscheinen und Nanostrukturen erhöhen die Leistung von Solarzellen und Batterien. Eine wichtige Eigenschaft von Nanosystemen ist die sehr grosse Oberfläche im Vergleich zum Volumen, was zu einer stark erhöhten Reaktivität führt, mit Anwendungen zum Beispiel in der Katalyse.
Was ist eine Nanostruktur ?
Sie sind unter dem Lichtmikroskop kaum sichtbar, weil sie so klein sind, obwohl Nanostrukturen aus sehr vielen Atomen bestehen. Nanopartikel können unter anderem in der medizinischen Diagnostik oder Therapie eingesetzt werden. Zudem erlaubt die Verwendung von Nanostrukturen eine weitere Miniaturisierung in der Halbleitertechnologie: Die modernsten Computerchips werden heute mit der sogenannten 14nm-Technologie hergestellt. Das heisst, die Leiterbahnen haben typische Abstände von nur noch 28 Nanometer. Auf einem Computerchip gleicher Grösse kann man so sehr viel mehr Information verarbeiten.
Was ändert die Nanotechnologie in unserem Leben?
Wir finden natürliche Nanomaterialien einerseits in Lebensmitteln wie der Milch, Trennmitteln, Kapseln für Vitamine, etc. Andererseits hilft uns die Nanotechnologie, bei Verpackungen bessere Barriereeigenschaften gegen Gase und Aromastoffe auf den Markt zu bringen. Wir profitieren also in den unterschiedlichsten Bereichen von den Erkenntnissen, die wir durch unsere Forschung erzielt haben.
Halten die Methoden, was sie versprechen?
Nanotechnologie gibt es in diversen Anwendungen schon länger als den Begriff selbst. Grundsätzlich umfasst sie viele unterschiedliche Teilbereiche der Forschung zwischen Chemie, Physik und Biologie. Aber nicht alles, was in der Öffentlichkeit diskutiert wird ist auch umsetzbar. Sogenannte Nanoroboter, welche durch die Blutbahn schwimmen und Bakterien und Viren jagen, wird es in absehbarer Zeit nicht geben.
Wieso kommen die Experten nach Freiburg?
Die Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, der Nationale Forschungsschwerpunkt Bioinspirierte Materialien und das Adolphe Merkle Institut forschen intensiv in verschiedenen Bereichen der Nanowissenschaften. Deshalb ist es uns gelungen, international führende Wissenschaftler aus den USA, Japan und Europa nach Freiburg zu holen, die die aktuellen Trends und Entdeckungen der Forschung diskutieren werden. Die diesjährige Ausgabe deckt ein sehr breites Themenspektrum zu Thema Energie, Bioinspirierten Materialien, Graphen, Nanopartikeln, Weiche Materie und einigem mehr ab.
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- Bild: Laserlicht, das Scheffold in seinem Labor verwendet. © NCCR
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