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Definition(en) von Nanotechnologie

Sabine Wimmer

Michael Edinger

Video „Kleine Helfer im Alltag“:

http://www.br-online.de/bayerisches-fernsehen/abendschau/nano-breitenstein-zwerg-

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Was bedeutet die Vorsilbe „nano“?

• altgriechisch „nános“ = „Zwerg“• Nano ist ein Milliardstel Teil (10-9)• Wie kann man sich einen

Nanometer vorstellen?– Ein Nanometer verhält sich zu einem

Meter wie eine Haselnuss zur Erde.– Der Durchmesser eines menschlichen

Haares beträgt 50000 Nanometer. Bildquelle: http://www.botanikus.de/Haselnuss.jpg

3Quelle: Brückl, H.: Homepage Embacher, 36. Fortbildungswoche.

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Was macht „nano“ interessant?

• Es gibt eine „kritische“ Größe, ab der bestimmte Materialien plötzlich andere Eigenschaften zeigen.

• „Hinreichend kleine Partikel eines Materials besitzen Eigenschaften, die von denen des Massivmaterials teilweise drastisch abweichen.“

Quelle: Hartmann, U. (2006): Faszination Nanotechnologie. Spektrum Akademischer Verlag, München. S. 11.

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Historische Entwicklung

• Empirisch seit langem bekannt, zB Römer• 1959: Richard Feynman‘s Rede vor der Amerikanisch-

physikalischen Gesellschaft mit dem Titel "There’s Plenty of Room at the Bottom" (Ganz unten ist eine Menge Platz)

• 1974: Norio Taniguchi verwendet erstmals den Begriff „Nanotechnologie“

• 1981: Raster Tunnel Mikroskop (Gerd Binnig und Heinrich Rohrer)

Vielzahl von parallel ablaufenden Entwicklungen in unterschiedlichen Disziplinen

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Lycurgusbecher

Von außen beleuchtet erscheint der Becher grün. Von Innen beleuchtet jedoch leuchtet er Rot. Die rote Farbe ist auf einen geringen Anteil von kleinen Goldpartikeln zurückzuführen (ca. 40 Teile in einer Million), die im Glas enthalten sind und eine Absorptionslinie bei ungefähr 520 nm haben.Quelle: http://www.imtek.de/cpi/images/images/vl-ofa/vl-ofa-lecture9.pdf (11.10.2009)

Bildquelle: http://www.britishmuseum.org/explore/highlights/highlight_objects/pe_mla/t/the_lycurgus_cup.aspx (11.10.2009)

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Richard Feynman(1918-1988)

Bildquelle: http://particlezoo.files.wordpress.com/2008/09/richard_feynman.jpg (11.10.2009)

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Rastertunnelmikroskopie

Video zum Rastentunnelmikroskop: http://videoportal.sf.tv/video?id=76a55b3c-7c64-420a-81aa-456cb8ab3e42;DCSext.zugang=videoportal_aehnlichevideos

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Definition von Nanotechnologie

• EINE einzige Definition gibt es nicht!

• Definitionen beziehen sich auf:– Größenordnungsbereich– technische Herstellung– neue Effekte

Quelle: Österreichische Akademien der Wissenschaften - nanotrust: http://www-97.oeaw.ac.at/cgi-usr/ita/smartfaq.cgi?answer=1216297697 (11.10.2009)

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Definition 1

• „Nanotechnologie ist ein Bereich der Technologie, in der Dimensionen und Abstände von 0,1 bis 100 Nanometern eine kritische Rolle spielen.“

Quelle: Nanoforum, Glossary: Nanotechnology, www.nanoforum.org (19.3.2008), (Übersetzung UF).

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Definition 2• „Das Wesen der Nanotechnologie beruht auf der Fähigkeit, auf der

molekularen Ebene, Atom für Atom, größere Strukturen zu schaffen […]. Im Gegensatz zum Verhalten einzelner Moleküle […] bzw. von makroskopischen Materialien zeigen Strukturen in dem Bereich von 1 bis 100 nm wichtige Verhaltensänderungen. Nanotechnologie beschäftigt sich mit Materialien und Systemen, deren Strukturen und Komponenten auf Grund ihrer Nanoskaligkeit neue und deutlich verbesserte physikalische, chemische und biologische Eigenschaften aufweisen und neue Phänomene und Prozesse erlauben. Ziel ist es, diese Eigenschaften zu explorieren, indem Kontrolle über Strukturen und funktionelle Einheiten auf atomarer, molekularer und supramolekularer Ebene gewonnen wird und diese funktionellen Einheiten effizient zu produzieren und zu nutzen. […]. Die wichtigsten Verhaltensänderungen werden nicht durch das Ausmaß der Größenreduktion hervorgerufen, sondern durch neu zu beobachtende Phänomene, die dem Nanobereich inhärent sind bzw. dort dominant werden. […]“

Quelle: National Nanotechnology Initiative (NNI), 2002.

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Definition 3• „Gegenstand der Nanotechnologie ist die Herstellung und

Anwendung von Strukturen, molekularen Materialien, inneren Grenzflächen und Oberflächen mit kritischen Dimensionen oder Fertigungstoleranzen von einigen 10 nm bis zu atomaren Abmessungen. […] Ziel ist die Präparation materialabhängiger Festkörpereigenschaften, -dimensionen und neuen Funktionen basierend auf neuen physikalischchemischbiologischen Wirkprinzipien, deren Ursache im submikroskopischen bzw. im atomaren und molekularen Bereich begründet sind. [...] Nanotechnologie beschäftigt sich mit Systemen, deren neue Funktionen und Eigenschaften nur allein von den nanoskaligen Effekten ihrer Komponenten abhängig sind.“

Quelle: Bachmann, G., 1998: Innovationschub aus dem Nanokosmos. Düsseldorf: VDI-Technologiezentrum Physikalische Technologien.

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Wer steht einer einheitlichen Definition im Wege?

• WissenschafterInnen

• JournalistInnen

• PolitikerInnen

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Wer strebt Bemühungen zur Vereinheitlichung an?

• Europäische Kommission

• Britische Normungsbehörde

• Internationale Standardisierungsbehörden

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Probleme

• durch uneinheitliche Definitionen:– Nano- oder konventionelle Technologie?– Welche Teile des Produkts oder Prozesses?

• Beispiel: Mikroelektronik

• Analysen und Prognosen problematisch– Anzahl der Arbeitsplätze– Marktvolumen

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Mikroelektronik – Was zählt man zur Nanotechnologie?

Bildquelle Motherboard: http://www.daeuber-digitaltechnik.de/projekte.htm (13.10.2009)

Gate-Länge?

Chip?

Motherboard?

Bild „Gate-Länge“ siehe: Apolin, M. (2008): Big Bang 8, 1. Auflage, S. 113.

Bild „Chip“ siehe: Apolin, M. (2008): Big Bang 8, 1. Auflage, S. 109.

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Interessanter Link:

• http://www.nanoreisen.de/

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Danke für eure Aufmerksamkeit!