27/05/2011 - Wusstest du, dass Gold grün ist?

Menéame

Wenn wir ein Stück Gold in kleinere Stücke schneiden, haben diese immer noch die gleichen Eigenschaften wie das Gold: ihre typische gelbe Farbe, der gleiche Schmelzpunkt... aber wenn wir sie weiterhin in immer kleinere Teilchen zerteilen, wenn sie so klein werden, dass sie eine Nanogröße haben (das Millistel des Millimeters), werden sich ihre Eigenschaften anders verhalten.

Zum Beispiel wird sich die Farbe ändern, sie wird orange sein, wenn die Partikel einen Durchmesser von etwa 100 Nanometern oder Grün haben, wenn der Durchmesser auf 50 Nanometer reduziert wird. Daher hängen die Eigenschaften eines Materials auf der Nanoskala nicht nur von seiner Zusammensetzung ab, sondern auch von seiner Größe und seiner Form.

Diese Abhängigkeit zwischen der Größe der Materialien und ihren Eigenschaften hat uns ein Universum von Möglichkeiten für neue Anwendungen für Objekte von Nanogröße eröffnet, was einen großen Einfluss auf Wissenschaft und Industrie hat. Zum Beispiel werden in der Medizin derzeit Nanometerpartikel verwendet, um Krankheiten zu erkennen, in der Automobilindustrie, um die Farbschichten kratzfester zu machen oder in der Sportindustrie, um härtere und leichtere Tennisschläger herzustellen.

In der IT-Industrie werden energieverbrauchsarme Computerbildschirme hergestellt, die mehr Auflösung bieten (OLED-Technologie), Festplatten mit höherer Speicherkapazität, langlebige Batterien oder Transistoren der neuesten Generation.

Eine nicht erschöpfende Liste von Produkten, die mit Nanotechnologie hergestellt werden, kann in diesem Link zu sehen sein.

Der gemeinsame Bezug zu all diesen neuen Erfindungen ist die Verwendung von Materialien von der Größe Nanometer und ihre Eigenschaften.

Die Nanoskala - eine andere Art, klein zu sein

Seit Jahren hat die Wissenschaft festgestellt, dass für viele "kleinere" technologische Entwicklungen höhere Leistung, Schnelligkeit, Empfindlichkeit und Kapazität bedeutet. Deshalb war die Miniaturisierung schon immer ein zu verfolgendes Ziel.

Die Technologie von heute arbeitet mit Gegenständen von der Größe der Mikrora (das Tausendstel des Millimeters) routinemäßig, aber diese Leistung hat nicht den gleichen Enthusiasmus wie die Materialien von der Nanogröße geweckt. Der Grund dafür ist, dass die Objekte der Größe des Mykra die gleichen Eigenschaften haben wie die größeren Objekte, aber auf der Nanoskala unterscheiden sich die grundlegenden Eigenschaften der Materialien völlig von denen in den größeren Objekten. Sobald die größenabhängigen Eigenschaften entdeckt werden, öffnet sich die Tür für neue Formen der Verwendung dieses Materials.

Zum Beispiel sind die meisten Festplatten auf Computern, die wir heute verwenden, so konzipiert, dass sie den Riesenmagnetwiderstand nutzen können. Es ist ein Phänomen, das nur dann auftritt, wenn die Materialien Dicken der Nanometergröße erreichen und die Speicherkapazität des Geräts erhöhen.

Die winzige Welt

In der Nanowelt sind die Objekte so klein, dass ihre Größe nahe den kleinsten möglichen Einheiten der Materie ist: den Atomen. Um uns eine Idee zu machen, haben sieben Goldatome, die in einer Reihe angeordnet sind, eine Länge von etwa 1 Nanometer.

Moleküle und Systeme von biologischem Interesse haben eine Nanogröße. Die Proteine haben eine Größe von 1 bis 100 nm (nm = Nanometer verkürzt). Die Virusgröße liegt zwischen 30 und 120 nm. Da Nanomaterialien die richtige Größe haben, um mit Proteinen, DNA, Kohlenhydraten oder Zellen zu interagieren, ist es beispielsweise möglich, neue Arten von Biotherapeuten zu entwickeln.

Heute werden große Forschungsanstrengungen unternommen, um künftige Krebstherapien zu entwickeln, bei denen Nanopartikel direkt an die Tumorzelle verabreicht werden. Auf diese Weise würden gesunde Zellen wenig beeinträchtigt und dadurch die Nebenwirkungen der gegenwärtigen Therapien minimiert.

Nanowissenschaften und Nanotechnologie: weniger ist mehr

In diesem letzten Jahrzehnt wurde der Begriff "Nano" in unsere Sprache eingeführt. Wir haben von Nanotechnologie im Fernsehen, im Kino, in der Presse gelesen gehört und sehr oft, um auf zukünftige revolutionäre Erfindungen in sehr vielen Bereichen zu verweisen.

Wie in jedem neuen wissenschaftlichen Bereich ist es schwierig, genau zu wissen, wie weit es gehen wird, aber heute ist es eine der am stärksten wachsenden Technologien, und es besteht ein allgemeiner Konsens darüber, dass die "Nano" Wissenschaft und die daraus resultierenden "Nano"-Technologien die Möglichkeit haben, neue Lösungen für viele aktuelle Probleme zu finden. Wie jede neue wissenschaftliche Entdeckung erfordern sie große Forschungsanstrengungen, um ihre vielversprechenden Vorteile zu erforschen und ihre möglichen Risiken zu vermeiden.

Monica Luna ist Forscherin für Nanowissenschaften und Nanotechnologie am Institut für Mikroelektronik in Madrid (CSIC).

monica.luna.estevez@gmail.com

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