Nanotechnologie - die nächste industrielle Revolution ??? - 500 Beiträge pro Seite

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Die Nanotechnologie wird nicht nur als der nächste mögliche Hype an den Börsen nach Internet, Telekommunikation und Biotechnologie gehandelt. Wissenschaftler und andere Experten sehen sie als Auslöser der nächsten industriellen Revolution. Sie wird Bereiche wie die Medizin, die Biotechnologie und die Mikroelektronik bzw. die IT-Industrie einschneidend verändern.

Was ist Nanotechnologie?
Ein Nanometer beträgt ein Millionstel Millimeter. Mit Hilfe der Nanotechnologie werden Strukturen erzeugt, erforscht und nutzbar gemacht, die mit 1 bis 100 Nanometern in der Größenordnung von Atomen und Molekülen liegen. Der Reiz liegt darin, dass sich in diesen kleinen Dimensionen die Eigenschaften von Stoffen teilweise drastisch verändern. Das gilt für elektrische, optische, mechanische und auch biologische Eigenschaften. Beispielsweise wäre ein in Nanodimensionen hergestellter Speicherchip um ein Vielfaches leistungsfähiger als die Chips von heute.

Kaum jemand weiß allerdings, welche Vielfalt von Einzeltechnologien und Perspektiven zur kommerziellen Nutzung sich hinter dem Sammelbegriff Nanotechnologie verbirgt. Das Produktspektrum ist sehr breit: Es reicht von einfachen Nanopartikeln bis zu Nanocomputern und Nanomedizin. Eventuell wird es in einigen Jahrzehnten sogar Nanoroboter geben, die - in Heerscharen eingesetzt - beliebige Güter herstellen könnten und die Medizin revolutionieren würden.

Quantensprung für die Computerindustrie
Die attraktivsten Aussichten innerhalb von zehn Jahren könnte die Mikroelektronik (dann Nanoelektronik) bieten. In diesem Bereich ist schon seit Jahrzehnten ein ungebrochener Miniaturisierungstrend im Gange, der zu einer stetigen Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Speichermedien und Prozessoren bei ständig sinkenden Preisen führt. Doch mit der bisher verwendeten Siliziumhalbleitertechnologie, die mit Strukturgrößen von 130 Nanometern heute schon fast die Dimensionen der Nanotechnologie erreicht hat, lässt sich der Fortschritt nicht mehr allzu weit vorantreiben. Neue Ansätze jenseits der Siliziumtechnologie reichen vom Einsatz spezieller Polymere (Kunststoffe) über biologische und mechanische Ansätze bis zum Quantencomputer.

Nanomaterialien - Werkstoffe der Zukunft
Marktreife hat die Nanotechnologie bereits im Bereich der Nanomaterialien erlangt. Hier reicht das Produktspektrum von relativ einfachen Nanopartikeln und -beschichtungen, die heute schon kommerziell angewendet werden, bis zu nanostrukturierten Werkstoffen.

Nanopartikel: Seit ca. 100 Jahren wird Ruß als Füllstoff in Gummierzeugnissen, insbesondere in Autoreifen, eingesetzt. Jetzt soll Ruß verstärkt durch andere Nanopartikel ersetzt werden, um gegensätzliche Eigenschaften wie Bremsweg, Verschleißfestigkeit, Rollwiderstand, Gewicht etc. weiter zu optimieren. Der amerikanische Reifenhersteller Goodyear stellt erste Reifen mit Partikeln aus Maisstärke her. Fast alle großen Kunststoffhersteller arbeiten an der Entwicklung von neuen Werkstoffen, um z.B. Festigkeit, Lichtstabilität und Feuerfestigkeit zu steigern. Noch ist die Herstellung von Nanopartikeln sehr teuer. Dem hohen Preis stehen aber große Verbesserungen der Produktqualität gegenüber.

Nanopartikel kommen aber auch in Sonnenschutzmitteln zum Einsatz. Das US-Unternehmen Nanophase Technologies stellt für BASF spezielle Partikel für eine durchsichtige Creme mit hohem Lichtschutzfaktor her. Nanopartikel finden sich aber auch in Farbpigmenten oder Leuchtmitteln wieder.

Nanotubes: Besonders attraktiv als Verstärkung von Verbundwerkstoffen sind die so genannten Nanotubes, röhrenförmige Moleküle aus Kohlenstoff. Sie besitzen die größte Zugfestigkeit aller bekannten Materialien und übertreffen damit hochfesten Stahl um weit mehr als das Zehnfache.

Nanotubes sind ausgezeichnete elektrische Leiter und eignen sich deshalb als Elektrodenmaterial, u.a. für Brennstoffzellen oder die Meerwasserentsalzung. Unter bestimmten Bedingungen könnten sie auch als Halbleiter fungieren und den Bau von extrem kleinen elektronischen Schaltungen ermöglichen. Weiterhin besitzen Nanotubes eine hohe Aufnahmefähigkeit für Wasserstoff und könnten als Speichermaterial in Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb genutzt werden. Da Nanotubes Radarstrahlen absorbieren können, interessiert sich auch das amerikanische Verteidigungsministerium für ihren Einsatz als Anstrich für Stealth-Flugzeuge.

Allerdings kommt bei einem Preis von 500 USD pro Gramm Nanotubes, den spezialisierte Hersteller wie Carbon Technologies heute verlangen, ein kommerzieller Einsatz nicht in Betracht. Mit Ausweitung der Produktion ist aber mit einem zügigen Preisverfall zu rechnen.

Nanobeschichtungen: Produkte mit ultradünnen Beschichtungen mit wenigen Nanometern Dicke befinden sich in einer frühen Phase der Kommerzialisierung. Mit einem speziellen Verfahren ist es beispielsweise möglich, Kunststoffgläser mit einer Beschichtung aus Quarzglas zu versehen und ihnen so eine hervorragende Kratzfestigkeit zu verleihen. Interessant ist auch die Imitation des so genannten Lotuseffektes. Die Oberfläche der Blätter der Lotuspflanze ist so strukturiert, dass Wasser und Schmutz abperlen. Diese Eigenschaft macht sich das deutsche Unternehmen Nanogate Technologies zunutze und entwickelte eine Beschichtung aus Nanopartikeln für Badkeramik. Das Ergebnis: Der Reinigungsaufwand wird erheblich reduziert. Das Produkt verkauft sich erfolgreich.

Eine ganz andere Anwendung liegt in der Computertechnik. Auf Grund besonderer magnetischer Eigenschaften, die am Forschungszentrum Jülich entdeckt wurden, werden ultradünne Schichten aus verschiedenen Metallen in Leseköpfen von Festplatten zur Steigerung der Informationsdichten und Lesegeschwindigkeiten eingesetzt.

Nanobiotechnologie - große Fortschritte durch kleine Helfer
Großes Potenzial haben medizinische Anwendungen. Doch die Entwicklungsprozesse sind sehr langwierig. Über den Zeitpunkt des Einsatzes und der Kommerzialisierung können selbst Experten keine verlässlichen Angaben machen.

Bioanalytik: Mit Hilfe der Nanobioanalytik lassen sich Nanomaterialien in den Bereichen Pharma, Medizin, Umwelt, Lebensmittel und Agrarwirtschaft erfassen. Wesentliche Anwendungsgebiete werden die Proteinanalyse (Proteomics), die Analyse von Gensequenzen und die Detektion von Umweltparametern sein. Sensoren und Biochips im Nanomaßstab dürften der Nanoanalytik erhebliche Wachstumsschübe bescheren. Ziel der Nanoanalytik im Pharmasektor ist eine schnelle und sichere Entwicklung von Medikamenten. Dafür müssen große Mengen verschiedenster Substanzen getestet werden (Ultra High Throughput Screening). Die derzeit angewandten Technologien zum "Screenen" nach potenziellen Medikamenten sind noch nicht als echte Nanobiotechnologie zu bezeichnen. Erste Ansätze sind aber z.B. in der FCS-Technologie (Fluorescence Correlations Spectroscopy) des deutschen Biotechunternehmens Evotec oder in der Chiptechnologie von Nanogen (USA) zu erkennen.

Nanobiopharma: Die Forscher der Nanobiopharma suchen Antworten auf die Frage in den Anwendungsbereichen Drug-Delivery, Drug-Release und Drug-Design: Wie gelangt der Wirkstoff eines Medikamentes sicher zum Zielort? Medikamente können in Nanokapseln eingeschlossen werden, um in günstigerer Dosierung und zeitlicher Verteilung im Körper transportiert zu werden. So werden bei Krankheiten die Dosierung der Medikamente und die Kosten niedrig gehalten und gleichzeitig Nebenwirkungen reduziert. Auch neue Verabreichungsformen ermöglicht Nanobiopharma: Aventis und Inhale Therapeutics (USA) werden bald inhalierbares Insulin anbieten.

Nanomedizin: Optimisten erwarten von der Nanomedizin mittel- bis langfristig die Heilung nahezu aller Krankheiten. Die Bekämpfung von Krebs ist ein erstes Einsatzgebiet von Nanomedikamenten. An der Berliner Charité verwenden Ärzte zur Krebsbekämpfung Partikel, die sich gezielt in Krebszellen einlagern. Sie werden dann durch ein von außen erzeugtes magnetisches Wechselfeld erhitzt und zerstören so die Krebszellen. Insbesondere in der sehr schwierigen Bekämpfung von Hirntumoren verspricht man sich von dieser Methode Fortschritte. Schließlich besteht die Hoffnung, dass Nanoroboter im menschlichen Körper einerseits Viren oder Schadstoffe suchen und unschädlich machen, andererseits Schäden an Zellen reparieren. Damit wäre im Extremfall auch das Stoppen des Alterungsprozesses denkbar. Zweifellos ist dies eine enorm anspruchsvolle Aufgabe, von deren Realisierung wir noch mehrere Jahrzehnte entfernt sind.

Fazit: zwischen Realität und Science-Fiction
Sicherlich bietet die Nanotechnologie faszinierende Möglichkeiten, die langfristig die ökonomischen und gesellschaftlichen Realitäten revolutionär verändern könnten. Bis dahin liegt aber noch ein sehr weiter Weg, von dem wir erst ein winziges Teilstück zurückgelegt haben. Nüchtern betrachtet lässt sich festhalten, dass die nahe liegenden Fortschritte eher evolutionär sind, also in erster Linie Optimierungen bestehender Produkte und Technologien ermöglichen.

Der teilweise revolutionäre Charakter der Nanotechnologie zwingt viele etablierte Unternehmen, entweder in die Forschung zu investieren oder zumindest die Entwicklung aufmerksam zu beobachten, um die Innovationen anderer Unternehmen rechtzeitig für sich zu nutzen - über Kooperationen oder Übernahmen der viel versprechenden Pionierunternehmen. Meist im Umfeld von Universitäten entstehen gegenwärtig immer mehr solche kleinen Unternehmen, die beginnen, erste Produkte zu kommerzialisieren.

Unternehmensübersicht nach Arbeitsgebiet

Nanomaterialien

Nanopartikel

Altair Technologies: http://www.altairtechnologies.com/
Argonide Nanometals: http://www.argonide.com/
Aspen Systems: http://www.aerogel.com/
Feinchemie: http://www.feinchemie.de/
FEW Chemicals: http://www.few.de/
Geltech: http://www.geltech.com/
H.C. Starck: http://www.hcstarck.de/
Invest-Technologies: www.i-t.ru/english
Materials Modification: http://www.matmod.com/
Microparticles: http://www.microparticles.de/
Nanomaterials Research: http://www.nrcorp.com/
NanoPac: http://www.nanopac.com/
Nanophase Technologies: http://www.nanophase.com/
NanoPowders Industries: http://www.nanopowders.com/
Nanoprobes: http://www.nanoprobes.com/
Nanotec Electronic: http://www.nanotec.com/
Nanoval: http://www.nanoval.de/
Nanox: http://www.nanox.co.uk/
NTC Nano Tech Coatings: http://www.ntcgmbh.com/
Plasmachem: http://www.plasmachem.de/
Quantum Dot: http://www.qdots.com/
Shenzhen Junye Nano Material: http://www.junyenano.com/
TAL Materials: http://www.talmaterials.com/
Tetronics: http://www.tetronics.com/

Nanotubes und andere Fellerene

CarboLex: http://www.carbolex.com/
Carbon Nanotechnologies: http://www.carbonnanotech.com/
Hyperion Catalysis International: http://www.fibrils.com/
Materials and Electrochemical Research: http://www.mercorp.com/
Nanolab: http://www.nano-lab.com/
SES Research: http://www.sesres.com/

Nanobeschichtungen

Advanced Refractory Technologies: http://www.art-inc.com/
Alotec: http://www.alotec.de/
Altair Technologies: http://www.altairtechnologies.com/
Bonemaster: http://www.bonemaster.com/
Cleveland Crystals: http://www.clevelandcrystals.com/
Denglas Technologies: http://www.denglas.com/
Lightyear Technologies: http://www.ltyr.com/
Molecular Photonics: http://www.molecular-photonics.co.uk/
Nanogate Technologies: http://www.nanogate.de/
NTC Nano Tech Coatings: http://www.ntcgmbh.com/
Ocean Optics: http://www.oceanoptics.com/
The Welding Institute: http://www.twi.co.uk/

Nanostrukturierte Werkstoffe

Albany International Techniweave: http://www.albint.com/
eSpin Technologies: http://www.nanospin.com/
Hyperion Catalysis International: http://www.fibrils.com/
Minnesota Mining & Mfg. (3M): www.3m.com/ceramics
Nanocor: http://www.nanocor.com/
NANOMAT: http://www.nanomat.com/
NanoPierce Technologies: http://www.nanopierce.com/
Rath Performance Fibers: http://www.rath-usa.com/

Nanobiotechnologie

Biochips, Array-Systeme, Gensensoren

Aclara: http://www.aclara.com/
Affymetrix: http://www.affymetrix.com/
Clondiag CT: http://www.clondiag.de/
Febit: http://www.febit.com/
GeneScan Europe: http://www.genescan.com/
Genosensor Consortium
Genosys Biotechnologies: http://www.genosys.com/
Geomatrix: http://www.geomatrix.com/
Hyseq: http://www.hyseq.com/
IBM Research
Microfab Technologies: http://www.microfab.com/
Molecular Dynamics
Motorola BioChip Systems: http://www.motorola.com/
Mycometrix: http://www.mycometrix.com/
Nanion Technologies
Nanogen Incorporated: http://www.nanogen.com/
Nanotronics
Protogene: http://www.protogene.com/
Sequenom Industrial Genomics: http://www.sequenom.com/
Synteni
Triplex Pharmaceutical Corporation
Vysis: http://www.vysis.com/

Drug-Delivery-Systeme Capsulatio NanoScience

C Sixty: http://www.csixty.com/
FeRx: http://www.ferx.com/
Knoll: http://www.knoll.de/
Nanosphere: http://www.nanosphere.com/
NanoSystems: http://www.nanosystems.com/

molekulare Medikamentenentwicklung 3 D Pharmaceuticals

Aurora: http://www.aurorabio.com/
Cambridge Drug Discovery: http://www.camdd.co.uk/
Celera: http://www.celera.com/
Curagen: http://www.curagen.com/
Discovery Technologies: http://www.discovery-tech.com/
Evotec: http://www.evotecoai.com/
GPC: http://www.gpc-biotech.com/
IGEN: http://www.igen.com/
LJL Biosystems: http://www.ljlbio.com/
Millennium: http://www.millennium.com/
Oxford Glyco Sciences: http://www.ogs.com/
Pharmacopeia: http://www.pharmacopeia.com/
Proteom: http://www.proteom.com/

Drug Design 3 D Pharmaceuticals

Aguron
Ariad: http://www.ariad.com/
BioCryst Pharmaceuticals: http://www.biocryst.com/
Klinetix (jetzt Amagen): http://www.amagen.com/
Morphochem: http://www.morphochem.com/
Myriad: http://www.myriad.com/
Vertex: http://www.vpharm.com/

Rastersondenmikroskope

Advanced Surface Microscopy: http://www.asmicro.com/
BioForce Laboratory: http://www.bioforcelab.com/
Burleigh Instruments: http://www.burleigh.com/
Digital Instruments: http://www.di.com/
Molecular Imaging: http://www.molec.com/
Nanofactory Instruments: http://www.nanofactory.com/
Nanosurf: http://www.nanosurf.ch/
Omicron Vakuumphysik: http://www.omicron-instruments.com/
Pacific Scanning: http://www.pacificscanning.com/
Photometrics: http://www.photometrics.com/
Quesant Instrument: http://www.quesant.com/
RHK Technology: http://www.rhk-tech.com/
Surface Imaging Systems: http://www.sis-gmbh.com/
Accurion: http://www.accurion.com/
ThermoMicroscopes: http://www.thermomicro.com/
Triple-O Microscopy: http://www.triple-o.de/
WITec (Wissenschaftliche Instrumente und Technologie): http://www.witec.de/




mfG
Brasil

[appendix75]

gute zusammenstellung - herzlichen dank

[KaterLudwig]

Gute Arbeit!!!!
Hut ab.

MFG

[Aktienkrieger]

@Brasil
Danke für den ausführlichen Bericht!

[diwa]

Gratuliere, einer der besten Beiträge die ich im WO
gelesen habe

Dietmar