Zur Nano-Technologie

Der Begriff Nano-Technologie beschreibt die Herstellung, Untersuchung und Anwendung von Strukturen, molekularen Materialien, inneren Grenz- und Oberflächen mit mindestens einer kritischen Dimension oder mit Fertigungstoleranzen unterhalb 100 Nanometer. Entscheidend ist dabei, dass allein aus der Nanoskaligkeit der Systemkomponenten neue Funktionalitäten und Eigenschaften zur Verbesserung bestehender oder Entwicklung neuer Produkte und Anwendungsoptionen resultieren. Diese neuen Effekte und Möglichkeiten sind überwiegend im Verhältnis von Oberflächen- zu Volumenatomen und im quantenmechanischen Verhalten der Materiebausteine begründet.

Ein Nanometer (nm) bezeichnet den millionsten Teil eines Millimeters, was vergleichbar mit der Länge einer Kette aus 5 bis 10 Atomen ist. Der Querschnitt eines menschlichen Haars ist im Vergleich dazu 50.000 mal größer. Einem Atom oder Molekül kommen jedoch uns vertraute physikalische Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Magnetismus, Farbe, mechanische Härte oder ein bestimmter Schmelzpunkt noch nicht zu. Materialien in Staubkorngröße hingegen besitzen bereits alle genannten physikalischen Eigenschaften und unterscheiden sich in dieser Hinsicht nicht von einem tonnenschweren Objekt aus Stahl.

Nano-Technologie spielt sich also in einem Übergangsbereich zwischen individuellen Atomen oder Molekülen einerseits und größeren Festkörpern andererseits ab. In diesem Zwischenbereich treten Phänomene auf, die man an makroskopischen Gegenständen nicht beobachtet. Die gekoppelte Betrachtungsweise von Strukturgröße und Funktion macht es schwierig, eine scharfe Definition dessen, was zur Nano-Technologie gehört, anzugeben.

Einen Meilenstein des Entstehungsprozesses der Nano-Technologie markiert die Entwicklung des Rastertunnelmikroskops (STM) im Jahr 1981, wodurch erstmals der direkte Zugang zur atomaren Welt ermöglicht wurde. Die Nano-Technologie umfasst heutzutage aber weit mehr als nur die Verwendung atomar auflösender Mikroskope. Einige Nano-Materialien mit neuartigen, technisch wertvollen Eigenschaften können mit diversen Verfahren bereits großtechnisch hergestellt werden, Oberflächen können bis auf die Nanoskala präzise bearbeitet werden und komplexe Strukturen von wenigen Nanometern Größe lassen sich in Einzelfällen schon heute selbstorganisierend erzeugen.