Eine Ameise auf dem Großglockner - das ist das gleiche Größenverhältnis, wie wenn Wissenschafter ein Nanometer großes Teilchen an eine Millimeter-Struktur heften. Was noch vor Jahrzehnten bestenfalls mit einem Elektronenmikroskop betrachtet werden konnte, wird in den verschiedensten Forschungsdisziplinen zum technischen Maßstab: der Nanometer-Bereich. Immer mehr elektronische Bauteile messen weniger als 100 Nanometer, Filtersysteme und Sonnencremes nutzen Partikel, die kleiner als 100 Nanometer sind. Damit wird definitionsgemäß das Reich der Nano-Wissenschaft oder Nano-Technologie betreten.
Perspektivenvielfalt im Nano-Bereich
Dabei ist dieses Forschungsfeld einheitlicher als man meinen könnte, es ist jedenfalls auf dem Weg dazu, erklärte dazu Gottfried Strasser, Professor am Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen der Technischen Universität (TU) Wien und Leiter mehrerer Nano-Projekte, gegenüber der APA. Um die gewünschten winzigen Teile zu erhalten, werden, je nach Disziplin, verschiedene Ansätze verfolgt. So gibt es die klassische Technik-Methode, mit der etwa Leiterbahnen oder elektronische Bauteile zunehmend verkleinert werden.
Eigene Ausbildung für Nano-Wissenschaftler
Ein alternativer Ansatz ist der Aufbau der gewünschten Nano-Teile aus noch kleineren Teilchen, etwa Atomen oder Molekülen, dabei sind etwa Chemiker oder Biologen am Werk. "Immer öfter kommt man darauf, dass man an einem Problem arbeitet, das von einer anderen Disziplin unter Umständen mit einer völlig anderen Methode bereits gelöst wurde", so Strasser. Daher ist es nahe liegend, die Grenzen zwischen den Forschungsrichtungen von Haus aus zu beseitigen. So gibt es mittlerweile auch Angebote für Ausbildungen in "Nanowissenschaften" für verschiedenste Absolventen.
Verkleinern verändert Eigenschaften
Ein für alle Einzelwissenschaften geltendes Phänomen ist die Tatsache, dass Teilchen, Bauteile oder Leitungen, die man unter ein bestimmtes Niveau verkleinert, plötzlich völlig neue Eigenschaften zeigen. Als Elektroniker nannte Strasser ein Beispiel aus seinem Umfeld: Verkleinert man eine Leiterbahn, so steigt deren elektrischer Widerstand. Bis zu einer gewissen Größe ist dieser Zusammenhang linear, also kontinuierlich.
Komplexe Zusammenhänge
Kommt man aber mit der Breite der Bahn in den Nano-Bereich, ändert sich der Widerstand plötzlich sprunghaft. In der Spitzenelektronik muss man einen derartigen Effekt heute schon berücksichtigen. So dürfen derart kleine Bauteile nicht so gestaltet sein, dass sie nahe an einer Sprunggröße dimensioniert sind, das wäre eine zu große Fehlerquelle.
Größere Effizienz bei geringerem Aufwand
Die Wissenschafter wollen aber noch weiter gehen und die Sprunggrößen gezielt nutzen, beispielsweise für elektronische Schalteinheiten. So könnten kleinere Teile effizienter und schneller arbeiten, ohne mehr Energie zu verbrauchen oder Wärme zu produzieren. Im Labor funktionieren derartige Bauteile bereits, bis die Technologien auch in die Produktion gehen, wird es noch ein wenig dauern.
Willkommen in der Zukunft
Nicht überall, wo mittlerweile Nano drauf steht, ist auch Nano drin, ist Strasser überzeugt. Dass beispielsweise in Autopflegemitteln tatsächlich Erkenntnisse aus der Nano-Wissenschaft genutzt werden, ist dennoch möglich. Forschungen wie Anwendungen nehmen laufend zu.
(APA/red)