Nanotechnologie - Aufbruch ins Reich der Zwerge (eBook)

Klaus Jopp (Autor)

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2007 | 2. Aufl. 2006
IX, 183 Seiten
Betriebswirtschaftlicher Verlag Gabler
978-3-8349-9108-9 (ISBN)

Infos

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.

Inhalt

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

Textauszug

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

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 6.10.2007
• Zusatzinfo: IX, 183 S.
• Verlagsort: Wiesbaden
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie ► Genetik / Molekularbiologie
• Themenwelt: Wirtschaft ► Betriebswirtschaft / Management ► Unternehmensführung / Management
• Themenwelt: Wirtschaft ► Volkswirtschaftslehre
• Schlagworte: Automobilindustrie • Forschung • Forschung & Entwicklung • Forschung & Entwicklung • FTD • Grundlagenforschung • Informationstechnik (IT) • Nanomaschine • Nanotechnologie • Neue Technologien
• ISBN-10: 3-8349-9108-2 / 3834991082
• ISBN-13: 978-3-8349-9108-9 / 9783834991089