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Nanotechnologie ist die „Next Economy“

Rund zwei Jahre nach dem Ende des Internet-Booms setzen Wissenschaftler, Risikokapitalgeber und Analysten auf ein neues Zugpferd: die Nanotechnologie.

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HB/dpa HAMBURG. Benannt nach dem altgriechischen Wort „nanos“ für „Zwerg“ bringt diese Querschnittstechnologie, in der Erkenntnisse aus allen Naturwissenschaften zusammenkommen, die Augen von Forschern und Ökonomen gleichermaßen zum Leuchten. „Das wirtschaftliche Potenzial ist sehr groß“, sagt Burkhard Brinkmann von der britischen Wagniskapitalfirma 3i. Schon in wenigen Jahren werde Nanotechnologie zahlreiche Lebensbereiche berühren. Die DZ-Bank in Frankfurt spricht in einer Studie gar von der „Next Economy“.

Ein Nanometer (millionstel Millimeter) verhält sich zu einem Meter wie eine Kirsche und zur Erde. In dieser „Zwergenwelt“ arbeiten Wissenschaftler an Strukturen aus Molekülen und Atomen mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Die Nanotechnik soll zu zahlreichen neuen Produkten führen. Dazu gehören korrosionsbeständigerer Stahl, leistungsfähigere Speicherchips, wasser- und schmutzabweisende Oberflächen sowie stromsparende Displays.

Bereits 2001, schätzt der Verband Deutscher Ingenieure, hatte der weltweite Nano-Markt ein Umsatzvolumen von rund 54 Milliarden Euro. In der laufenden Dekade könnte dieser Markt um jährlich rund 17 Prozent wachsen, sagt Chemieanalyst Martin Rödiger von der DZ-Bank in Frankfurt am Main. „Jetzt ist ein goldrichtiger Zeitpunkt, um in Nanotechnologie zu investieren“, meint Berndt Samsinger, Leiter der Nanotechnologie-Gruppe im Capital-Stage-Konzern. Zahlreiche Innovationen kämen derzeit ins Stadium kommerzieller Anwendungen, viele Basispatente seien bereits vergeben.

Nach Ansicht von Analyst Rödiger wird die Nanotechnologie in fünf bis zehn Jahren die Chemieindustrie und ihre Abnehmerbranchen Medizin, Informationstechnologie, Optik und Konsum maßgeblich beeinflussen. „Die Nanotechnologie führt zu einer neuen Qualität von Innovationen“, sagt er. Noch sei ihr Anteil am Geschäft der großen Unternehmen zu gering, um sich in deren Aktienkursen widerzuspiegeln, aber das werde sich mittelfristig ändern. Schon 2000 habe der Chemiekonzern Degussa rund 2,5 Milliarden Euro mit Produkten umgesetzt, die auf Nano-Bausteinen beruhten. In Zukunft würden Innovationsschübe infolge der Nanotechnologie dafür sorgen, dass Konzerne wie Degussa, BASF oder Henkel unabhängiger von konjunkturellen Schwankungen würden.

Viele kleinere Nanotechnologie-Unternehmen erwirtschaften ihre Umsätze derzeit mit so genannten Nanopartikeln. In den USA hat etwa Nanophase Technologies, eines der wenigen börsennotierten Unternehmen der Branche, mit Nanoteilchen aus Zinkoxiden ein neues Sonnenschutzmittel vorgestellt.

In Deutschland ist unter anderem die Firma Nanogate aus Saarbrücken mit Produkten am Markt. Ihre nanotechnische Antihaft- Beschichtung schützt die Sanitärkeramik des Badezimmer-Ausstatters Duravit vor Schmutz. Und Kunden der Schweizer Optik können sich über kratzfeste Lupen und Kunststoffgläser freuen. „Insgesamt stecken rund 15 Millionen Euro Wagniskapital in Nanogate“, sagt 3i-Direktor Brinkmann. 2001 hat Nanogate den Umsatz nach eigenen Angaben um 60 Prozent auf vier Millionen Euro gesteigert, bis 2004 wollen die Saarbrücker schwarze Zahlen schreiben.

Die Branche hat nach Erwartung von Fachleuten ein enormes Innovationspotenzial: „Die Nanotechnologie wird in den kommenden Jahren mehr auslösen, als die Biotechnologie und das Internet zusammen im vergangenen Jahrzehnt bewegt haben“, sagt Capital-Stage- Experte Samsinger.

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Der Todesstoß für die Silizium-Chips

Der Mikrochip ist eines der erfolgreichsten technischen Bauteile, das die Menschheit je geschaffen hat. Die jährlichen Stückzahlen seines wichtigsten Elements, des Transistors, werden mittlerweile in Millionen Milliarden angegeben.

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HB/dpa HAMBURG. Die Größe der Transistoren schrumpfte in eineinhalb Jahrzehnten auf weniger als ein Tausendstel - wie auch der Preis. Doch die Mikrochips auf Silizium- Basis erhalten zunehmend Konkurrenz: Seit Jahren schon sägen Nanotechnologen am Thron des Siliziumchips - mit wachsendem Erfolg.

In zahlreichen Geräten sind heute Mikro-Chips zu finden - in Waschmaschine und Fernseher ebenso wie auf der Scheckkarte und im Auto. Gängige Computer beherbergen mehr als zehn Millionen Transistoren, die mehr als 300 Millionen Rechenoperationen pro Sekunde ausführen.

„Nach dem in den 70er Jahren aufgestellten Moore`schen Gesetz verdoppelt sich die Leistungsfähigkeit von Computer-Chips alle 18 Monate“, sagt der Essener Chemiker Günter Schmid, der einer Arbeitsgruppe der Europäischen Akademie in Bad Neuenahr-Ahrweiler zu Gegenwart und Zukunft der Nanotechnologie angehört. „Spätestens 2020 aber wird die Weiterentwicklung der Silizium-Technologie endgültig ausgereizt sein.“

Die Nanotechnik könnte die Siliziumtechnik nach Erwartung mancher Experten aber schon in rund fünf Jahren übertrumpfen. Denn dann soll nicht die physikalische, sondern die ökonomische Barriere erreicht sein: Die Grenze für Silizium-Chips sind die Kosten für die nächste Fabrik.

Die Chip-Konzerne beginnen deshalb umzudenken. Erst vor kurzem stellte der Elektronikkonzern Hewlett-Packard einen nanotechnisch hergestellten Molekularchip vor, und auch Intel, weltweit führender Chiphersteller, kündigte den Einstieg in die Nanotechnik an. Und in manchen Labors, wie beim Computer-Riesen IBM, arbeiten bereits erste experimentelle Quantencomputer, die Informationen in einzelnen Atomen oder Molekülen speichern und gezielt Quanteneffekte für ihre Berechnungen ausnutzen.

Arbeitsziel ist zunächst aber beispielsweise der „Single-Electron“- Transistor. „Ein solches Bauteil benötigt nur noch ein einzelnes Elektron für einen Schalt- oder Speichervorgang. Bei den modernsten heutigen Transistoren wechseln rund 500 000 für eine Schaltung den Platz“, erklärt Schmid. Mit derartigen Bauteilen verbrauchten Chips um ein Vielfaches weniger Strom, zudem fiele die Wärmebelastung erheblich geringer aus.

Schon in mehreren Firmen- und Forschungs-Laboren wurden derartige Transistoren gebaut - allerdings immer nur einige wenige. Um die Technik zur Anwendung zu bringen, müssen jedoch Millionen der Bauteile gefertigt und auf einer Unterlage sinnvoll miteinander verbunden werden. „Selbstorganisation ist das Zauberwort“, erklärt der Physiker Oliver Schmidt vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart. Atome und Moleküle sollen sich dabei eigenständig zu größeren Einheiten zusammenfügen.

Bei den Versuchen mit Nanoröhrchen und Quantenpunkten aus verschiedensten Materialien verbinden Schmidt und seine Kollegen konventionelle Lithographie-Methoden mit Selbstorganisation. Verbesserte Transistoren, Labor-auf-einem-Chip-Systeme und winzige Spulen sind mögliche Anwendungsbereiche der Nanoröhrchen, von denen man 100 Millionen bündeln müsste, um den Durchmesser eines Haares zu erhalten.

Andere Forscher versuchen, das Prinzip der Selbstorganisation zu nutzen, indem sie biologische Moleküle zum Bau von Schaltkreisen verwenden. Selbst für die Verbindung zwischen solchen Bio-Bauelementen könnte sich organisches Material verwenden lassen: Japanische Forscher beispielsweise haben ein Bakterium dazu gebracht, bei der Fortbewegung in einer gerillten Vorlage feinste Zellulose-Fäden abzugeben. Nun arbeiten sie an einer genetisch veränderten Form des „Bauarbeiter“- Bakteriums, das stabilere Kohlenhydratfasern produziert.

Die Qualität des weltweit besten „Computers“ aber werden auch die Nano-Chips auf absehbare Zeit nicht erreichen: Das menschliche Großhirn bietet Speicherplatz für eine Million Gigabit und verbraucht dabei nicht einmal 50 Watt Energie.

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„Nach dem in den 70er Jahren aufgestellten Moore`schen Gesetz verdoppelt sich die Leistungsfähigkeit von Computer-Chips alle 18 Monate“, sagt der Essener Chemiker Günter Schmid, der einer Arbeitsgruppe der Europäischen Akademie in Bad Neuenahr-Ahrweiler zu Gegenwart und Zukunft der Nanotechnologie angehört. „Spätestens 2020 aber wird die Weiterentwicklung der Silizium-Technologie endgültig ausgereizt sein.“

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