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Nanotechnologie heute - morgen - übermorgen

Wissenschaftlicher Aufsatz 2005 16 Seiten

Biologie - Mikrobiologie, Molekularbiologie

Leseprobe

Nanotechnologie heute - morgen - übermorgen

von Dr. Volker Halstenberg

„Nanotechnology could have more effect on our material existence

than those last two great inventions in that domain - the replacement

of sticks and stones by metals and cements and the harnessing of electricity.

Similarly, we can compare the possible effects of artificial intelligence on

how we think - and on how we might come to think about ourselves -

with only two earlier inventions: those of language and of writing.“

Marvin Minsky (Massachusetts Institute of Technology)

1. Grundprinzip

Die Basis aller nanotechnologischen Ansätze besteht darin, die elementaren (atomaren, molekularen) Bausteine der Materie und ihre Selbstorganisation gezielt zu manipulieren und für diverse industrielle, gentechnische, biomedizinische, pharmakologische und anderweitige Zwecke zu nutzen.

Nanotechniker bedienen sich sozusagen aus dem Baukasten des Periodensystems der Elemente.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

http://www.periodensystem.info/periodensystem.htm

Zur Herstellung von Nanoprodukten werden zwei Forschungs- und Entwicklungswege verfolgt, ein evolutionärer und ein artifizieller:

- Zum Einen versucht man die in der belebten Natur ablaufenden autopoietischen Prozesse zu verstehen und die gewonnenen Erkenntnisse für nanotechnologische Innovationen in den Life Science zu nutzen. (Biochips, Vektorsysteme, etc.)
- Zum Anderen dringt man in der unbelebten Welt durch kontinuierlich kleiner werdende Materialstrukturen (Beispiel: Mikroprozessoren) in Nanodimensionen vor. Die Chicagoer Firma Molecular Electronics z. B. hat im Labor einen molekülgroßen Schaltkreis entwickelt, der Daten speichert und wiedergibt.

(Neueste Informationen zum >Nanothema< im Journal of Nanoscience and Nanotechnology sowie unter www.foresight.org und unter www.aspbs.com)

2. Handwerkszeug

Wichtigste Handwerkszeuge der Nanotechniker sind die auf dem Prinzip des Rastertunnel-mikroskops aufbauenden Rastersondenverfahren. Damit können einzelne Atome und Moleküle sozusagen wie Billardkugeln hin und hergeschoben, nach Belieben verändert und zu neuen, ungewöhnlichen Strukturkomplexen angeordnet werden. Auf diese Weise entstehen Materialien, Schaltkreise, Systeme und Maschinen mit phantastischen neuen Eigenschaften, bis hin zu Supercomputern im Teilchenformat.

„Electronic nanocomputers will likely be thousands of times faster than electronic microcomputers - perhaps hundreds of thousands of times faster … Increased speed through decreased size is an old story in electronics.“ E. Drexler

Nano- ist gleich Gen- und Biotechnologie eine revolutionäre und interdisziplinäre Schlüsseltechnologie mit hohem Innovations- und Anwendungspotenzial in unterschiedlichsten Bereichen.

Ein paar Beispiele:

Gentechnik: Mittels einer >Genpistole< (Gene-Gun) können DNA-präparierte Nanopartikel mit hoher Geschwindigkeit in bestimmte Zellkörper geschossen werden.

Bio-Medizin: IBM hat in Kooperation mit der Universität Basel einen prototypischen Nanoroboter (Nanobot) entwickelt, der innerhalb des Körpers nach Krebszellen sucht und sie durch Injektion vergiftet. Der Nanobot kann genauso gut zur multi-dimensionalen Krankheitsprophylaxe eingesetzt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (Bildquelle: Atery Cleaners / © Tim Fonseca)

Bioinformatik: Bahnbrechend könnte der Biochip des Joint Ventures zwischen der Prionics AG (www.prionics.ch/) und dem Centre Suisse d’Electronique et de Mikrotechnique (CSEM) sein, der BSE bei einem Rind erkennt. Das Besondere an dem Chip: Er weist in Echtzeit nach, ob das Blut von einem gesunden oder kranken Rind stammt.

Nanobiopharmazie: Entwicklung von Designermolekülen, Screeningverfahren und neuen galenischen Transportsystemen zur Wirkungs-Optimierung von Arzneimitteln.

Kosmetik: Zum Beispiel Nanotitanpartikel in Sonnencremes als UV-Schutz.

Umweltschutz: Der vom Institut für technischen Umweltschutz der TU Berlin entwickelte Nanopartikelfilter spürt selbst feinste Verunreinigungen bis hin zu Einzelmolekülen auf, die von herkömmlichen Verfahren nicht feststellbar sind. Solche Filter sorgen für eine bessere Umweltverträglichkeit industrieller Abwässer.

Elektronik und Robotik:

- In der Molekularelektronik setzt man auf Nanoröhrchen aus Kohlenstoff, die aus zylindrisch aufgerollten Graphitebenen bestehen. Damit wurden jüngst Dioden, Transistoren und einfache logische Schaltkreise gefertigt. Morgen vielleicht Mini-Supercomputer und neuronen-elektronische Roboterhirne, die ähnlich dem menschlichen Hirn funktionieren; mit einem wesentlichen Unterschied: Die biologischen Neuronen sind durch elektronische ersetzt und arbeiten deshalb millionenfach schneller.

[...]

Details

Seiten
16
Jahr
2005
ISBN (eBook)
9783638435024
ISBN (Buch)
9783638776448
Dateigröße
507 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v46277
Note
sehr gut
Schlagworte
Nanotechnologie

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Titel: Nanotechnologie heute - morgen - übermorgen