In Halle 18 kann sich der Besucher ein Bild davon machen, welche Bedeutung der Nanotechnologie schon heute für neue Produkte zukommt. Über 30 Aussteller präsentieren sich auf dem Gemeinschaftsstand Nanoworld.
Michael Birmelin ist freier Fachjournalist in Neresheim
Weltweit wird dem Gebiet der Nanotechnologie eine Schrittmacher- und Querschnittsfunktion mit bedeutendem Einfluss auf die Technik des 21. Jahrhunderts zugeschrieben. Einen Einblick in das zukünftig Machbare gibt der Gemeinschaftsstand Nanoworld 2001 in Halle 18 mit Nanotechnologien „zum Anfassen“.
Bei der Nanotechnologie handelt es sich nicht einfach um ein Vordringen der Mikrotechnik in noch kleinere Dimensionen. Vielmehr werden sich intelligente Systeme generieren lassen, die das gewohnte Lebensumfeld des Menschen nach und nach revolutionieren. Dabei geht es um Strukturen mit Ausdehnungen unter 100 nm. Bei derartig kleinen Systemen, die meist nur wenige Atome oder Moleküle umfassen, treten völlig neue Effekte auf. Die Grenzen zwischen Biologie, Chemie und Physik verschwinden.
Die Anforderungen an nanotechnologische Systeme sind dabei immens. Ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters und immer noch etwa 7000 Mal kleiner als der Durchmesser eines durchschnittlichen Haares. Würde man das gesamte Verkehrsnetz Deutschlands auf Fingernagelgröße verkleinern, so entspräche eine Straßenbreite immer noch groben Strukturabmessungen im Nanokosmos.
Bereits heute gibt es industriell verfügbare Nano-Technologien und -Produkte. Realisierbar werden sie oft nur durch ein ausgeklügeltes „Gefüge-Design“, bei dem Grundwerkstoff und fremde Phasen in Größe und Anordnung bis in den Nanometerbereich strukturiert werden.
Die Nanoworld 2001 ist das Forum für Ideen, Visionen und Informationen. Sie greift Trends und Entwicklungen in einem attraktiven Präsentations- und Kommunikationskonzept auf. Im Nanohaus in Halle 18 werden Anwendungen und neue Entwicklungen vorgestellt, gegliedert nach den fünf Anwendungsbereichen Mobilität, Kommunikation, Gesundheit, Umwelt und Energie.
Einige Beispiele für Exponate auf der Hannover Messe 2001 verdeutlichen die vielfältigen Innovationen in der Nanotechnologie: Mikrostrukturen auf Plastikchips gehören zu den Forschungsschwerpunkten des Arbeitsgebietes Mikrostrukturtechnik (AG MST) an der Universität Dortmund (Halle 18, 1.OG, Stand M12). Eingesetzt werden die Mikrostrukturen beispielsweise als Lichtwellenleiter, um Computerdaten optisch zu übertragen.
Die optische Datenübertragung ist im Vergleich zur herkömmlichen deutlich schneller und auch weniger störanfällig. Für den Einsatz in Computern wurde beispielsweise eine spezielle Platine entwickelt, die sowohl optische als auch elektrische Leiterbahnen in übereinander gelegten Ebenen führt, und damit alte und neue Technik in einer Komponente verbindet. Hochleistungscomputer erlangen damit eine wesentlich höhere Rechengeschwindigkeit.
Neue Verfahren zur Strukturierung von Oberflächen stellt das Institut für Anorganische Chemie der Universität Essen vor (Halle 18, 1.OG, Stand M12). Die Wissenschaftler setzen auf die Selbstorganisation, um Oberflächen mit geringem Aufwand im Nanometerbereich zu strukturieren. Solche Oberflächen können Eigenschaften wie Schmutz abweisendes Verhalten (Lotusblatteffekt), verminderten Strömungswiderstand (Haifischhaut) oder auch erhöhte Transparenz durch Entspiegelung (Antireflex) aufweisen.
Dazu wird nanoporöses Aluminiumoxid als Maske verwendet, das durch einen selbstorganisierenden Prozess bei der Oxidation entsteht. Porendurchmesser und Dicke der Oxidschicht lassen sich durch verschiedene Einflussgrößen variieren. Die Abmessungen der Strukturen betragen üblicherweise 10 bis 250 nm bei Schichtdicken von einigen Nanometern bis zu mehreren 100 µm.
Das Übertragen der Struktur von Aluminiumoxid auf Oberflächen kann durch verschiedene Verfahren erfolgen. Dazu gehört das Prägen von weicheren Materialien wie Kunststoffen und Edelmetallen. Zum anderen lassen sich mit einem Plasma durch die Poren des Aluminiumoxids hindurch Löcher in Oberflächen von Stoffen wie Silicium und Diamant ätzen.
Innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaften wird eine Auswahl innovativer Technologien verfolgt, um Materialien wie Glas, Kunststoffe und Metalle zu strukturieren. Einen Durchbruch bedeutete das preiswerte Herstellen künstlicher Mottenaugenstrukturen durch den Fraunhofer-Verbund optisch-funktionale Oberflächen. Daraus leiten sich zahlreiche Produktentwicklungen für entspiegelte Kunststoffbauteile ab. Oberflächenstrukturen, die kleiner sind als die Lichtwellenlänge, können die Reflexion wesentlich verringern. Mit der Robert Bosch GmbH wollen die Fraunhofer das Entspiegeln von transparenten Abdeckungen im Automobil bis zur Serienreife führen. Zusammen mit der Fresnel Optics GmbH, Apolda, werden optische Komponenten durch Mikrostrukturen entspiegelt (Halle 18, 1.OG, Stand K09).
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