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Erkundungen in der Nanowelt


6.10.2003
In der Nanotechnologie finden nahezu alle wissenschaftlichen Bereiche zusammen – Physik, Chemie, Molekularbiologie und technische Ableger wie Nanoelektronik. In nanoskaligen Grenzgebieten werden die technischen Möglichkeiten von morgen vorbereitet.

Einleitung



Die alpdruckhaften Visionen, die gewisse Futurologen bisweilen von einer Zukunftswelt entwerfen, die durch Abgase vergiftet, vollgeraucht und in der energetischen oder thermischen Barriere steckengeblieben ist, sind unsinnig: In der nachindustriellen Entwicklungsphase bildet sich eine biotische Ingenieurskunst heraus, die alle Probleme dieser Art liquidiert. Die Beherrschung der Lebenserscheinungen gestattet es, künstliche Keimlinge zu produzieren, die man überall pflanzen kann (...)




Stanislaw Lem[1]

Wünschbare Technik kommt den Bedürfnissen des Menschen entgegen, ist funktional, effizient, erschwinglich; sie schadet niemandem, auch nicht der Umwelt. Wirklich gute Technik arbeitet so unaufdringlich, dass sie gar nicht als Technik erkannt wird. Nanotechnologie kann, quer durch alle naturwissenschaftlichen und technischen Disziplinen, umweltfreundlichere Materialien schaffen und - gewissermaßen unbemerkt - in allen Bereichen der Gesellschaft Anwendung finden. Die Nanomedizin etwa wird Krankheiten erheblich besser und schneller diagnostizieren und sogar behandeln. Ingenieure konstruieren ultraleichte "intelligente" Materialien. In der Informatik wird über die Verschmelzung zwischen Computern bzw. den weltweiten Datennetzen und menschlichen Nervennetzen nachgedacht.

Die Elektronik ist eines der wichtigsten Instrumente der Nanotechnologie, um solche Art von Technik auf den Feldern Gesundheit, Kommunikation, Mobilität, Unterhaltung, Sicherheit und Wohnen zu fördern. In keinem anderen Technikfeld wurde eine so drastische Steigerung von Funktionalität und Produktivität zugleich erreicht; ein Grund dafür ist eine "positive Rückkoppelung": Elektronik hilft bei der Entwicklung neuer Elektronik, Computer bauen Computer.

Nach der Erfindung des Transistors 1947 und deren Weiterentwicklung zur integrierten Schaltung setzte diese "positive Rückkoppelung" mit vollem Elan ein. Innerhalb kurzer Zeit wurde die Röhrentechnologie abgelöst, schrumpften die Dimensionen der schaltenden Elemente von Zentimetern auf Mikrometer. Der ungebrochene Schwung der Entwicklung wird beispielsweise die Mikroelektronik jetzt allmählich in die Nanoelektronik übergehen lassen, deren Maßstab nicht mehr das Mikrometer, das Tausendstel eines Millimeters, sondern das noch tausendfach kleinere Nanometer ist.

In den Industrieländern ist Elektronik allgegenwärtig, allein elektronische Bauelemente nehmen ein Marktvolumen von 226 Milliarden Euro ein. Diese Erfolgsgeschichte lässt gelegentlich vergessen, wie groß der Forschungsaufwand für ihre Realisierung war. Das gilt auch für die Grundlagenforschung: Ohne den in der Halbleiterphysik erzielten Wissenszuwachs wären ganze Elektronikzweige heute nicht existent. Die zahlreichen in Forschung und Entwicklung investierenden Firmen können sich in Deutschland auf eine wettbewerbsfähige Forschungslandschaft stützen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert vornehmlich solche Forschungsfelder der Nanoelektronik, die im Erfolgsfall das Kompetenzprofil des Standortes stärken und die Ansiedlung der entsprechenden Produktion in Deutschland nach sich ziehen.

Das Beispiel Nanoelektronik belegt: Nano boomt. Diese hierzulande bisher weitgehend nur in engen Zirkeln von Eingeweihten diskutierte Entwicklung ist gar nicht zu überschätzen. In den USA sind allein für das nächste Jahr Fördermittel in Höhe von 847 Millionen US-Dollar für die Nanotechnologie eingeplant. Vieles deutet daraufhin, das Nanotechnologie der Wachstumsmarkt des 21. Jahrhunderts sein wird.


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Fußnoten

1.
Stanislaw Lem, Sterntagebücher, Frankfurt/M. 1973.