Die Vorsilbe "Nano" stammt von νάνος (nános), dem altgriechischen Wort für Zwerg. Ursprung der Bezeichnung Nanotechnologie ist die Maßeinheit Nanometer (1 nm) im metrischen System. Ein Nanometer entspricht 10-9 Meter also einem Milliardstel Meter bzw. einem Millionstel Millimeter.
Ein Nanometer verhält sich zu einem Meter wie der Durchmesser einer Haselnuss zum Durchmesser der Erde.
Ein Nanometer entspricht zum Beispiel in einem Kupferkristall ungefähr der Länge von vier aneinandergereihten Kupfer-Atomen.
Nanotechnologie…
... ist der Oberbegriff für den Wissenschafts- und Technologiezweig, der sich der Erforschung, Bearbeitung und Produktion von Gegenständen und Strukturen widmet, die in mindestens einer Dimension kleiner als 100 Nanometer sind.
100 Nanometer - das Tor zum Nanokosmos
Unsere Kopfhaare sind 700 mal dicker als 100 Nanometer und wachsen pro Sekunde ca. 3 Nanometer. Selbst die kleinsten Lebewesen der Erde, die Bakterien, sind 2 bis 50 mal größer als 100 Nanometer, was der Grenze zum Nanokosmos entspricht. Lymphozyten sind ca. 50 mal größer und Cholera-Bakterien liegen 25 mal über 100 Nanometern. Viren sind dagegen Objekte des Nanokosmos. Der Blauzungenvirus hat zum Beispiel die Abmessung von ca. 50 Nanometern.
Der Nanokosmos - eine andere Welt
Im Nanokosmos sind wir blind
Die elektromagnetischen Wellen des sichtbaren Lichtes sind vier bis acht mal größer als 100 nm, der Grenze zum Nanokosmos. Lichtwellen sind daher viel zu "grob", um die feinen Details im Nanokosmos zu sehen, und selbst mit dem besten Lichtmikroskop können Nanostrukturen nicht sichtbar gemacht werden. Deshalb verwenden Nanowissenschaftler Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlen oder winzige "Tastfühler" mit denen sie Oberflächen Atom für Atom abtasten können.
Eine Quantenwelt
Objekte der Nanotechnologie sind so klein, dass man die Atome und Moleküle zählen kann, aus denen sie bestehen. Für Atome und Moleküle gelten andere physikalische Gesetze als in unserer makroskopischen Welt, die Gesetze der "Quantenphysik". Diese setzt der Miniaturisierung unserer herkömmlichen Technik zwar Grenzen, ist aber auch eine Quelle neuer Möglichkeiten und neuartiger Materialeigenschaften.
Die Nanotechnologie ist interdisziplinär und umfasst alle Wissenschafts- und Technikzweige, die sich mit dem nanoskaligen Bereich beschäftigen. Dabei umschließt sie Physik, Chemie und Biologie und ist somit keine neue Naturwissenschaft, sondern vielmehr ein Sammelbegriff für alle verwendeten Technologien.
Neuartige Materialeigenschaften
Beispiel: Elektrische Leitungen im Nanokosmos
Ein Kohlenstoffnanoröhrchen ist ein Gitter aus Kohlenstoffatomen mit sechseckigen Maschen, das zu einer Röhre aufgerollt ist. Diese kleinen Röhrchen könnten die Elektronik revolutionieren: Denn je nachdem, wie das Kohlenstoffnanoröhrchen gewickelt ist, hat es die elektronischen Eigenschaften eines leitenden oder eines halbleitenden Materials. Fast alle elektronischen Bauelemente könnten zukünftig durch Nanoröhrchen ersetzt werden.
Beispiel: Materialien mit neuen Eigenschaften
Aus kleinsten Nanopartikeln, mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern, lassen sich neue Materialien herstellen, die über maßgeschneiderte mechanische, elektrische, optische, magnetische oder chemische Eigenschaften verfügen, wie
z. B. härtere Metalle, weichere oder hitzebeständigere Keramiken, leitfähige Kunststoffe und intelligente Werkstoffe, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung Farbe oder Form verändern. Eine Welt voller neuer Möglichkeiten!
