Nanotechnologie - um was geht es ?? - 500 Beiträge pro Seite

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Hier ein Thread, um Fakten zur Nanotechnologie zu sammeln
------------- keine Diskussionen bitte -----------------

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Heftige Diskussion um Nanotechnologie

Andrea Naica-Lobell 09.02.2004

Teil I: Visionen und Horrorszenarien

Die potenziellen Risiken der Nanotechnologie rücken immer mehr in den Fokus öffentlicher Aufmerksamkeit. Es hat sich gezeigt, dass eigentlich harmlose Stoffe in Form winziger Partikel plötzlich giftig werden. Die Zukunfts-technologie, die vieles revolutionieren soll, steht im Kreuzfeuer der Kritik.


Größenvergleich - vom Meter zum Picometer, Bild: The National Science Foundation

Die kritischen Stimmen gegen den Nanotechnologie-Hype ertönen schon seit Jahren und sie finden zunehmend Gehör in der Öffentlichkeit. 2000 erregte Bill Joy, Mitbegründer der Computerfirma Sun Microsystems, viel Auf-merksamkeit, als er im Magazin Wired auf das "Gray Goo"-Szenario hinwies [1]: Die Horrorvision von sich selbst replizierenden Nanorobotern, die eine breite Spur der Verwüstung in Form grauer Schmiere hinterlassen, nachdem sie alles Lebende in Nanosubstanzen umgewandelt haben ( Angst vor der Zukunft).

Die Idee stammt ursprünglich vom Nanoforscher K. Eric Drexler, dem Mitbegründer des Foresight Institutes in Palo Alto, der sich kürzlich einen heftigen öffentlichen Schlagabtausch mit dem Nobelpreisträger Richard E. Smalley darüber lieferte, ob solche Nano-Assembler - also Maschinen, die etwas produzieren und sich auch selbst zusammensetzen können - überhaupt mit den Grundlagen der Naturwissenschaft vereinbar seien ( Riesenstreit im Zwergenland ). Smalley geht davon aus, dass hier eine reine Gespensterdebatte geführt wird, weil es solche Nano-roboter niemals geben wird, für ihn ist das reine Science Fiction. Deshalb fordert er: "... das Licht anzuschalten und unseren Kindern zu zeigen, dass unsere Zukunft in der realen Welt eine Herausforderung mit echten Risiken bedeutet, während es keine solchen Monster wie sich selbst replizierende mechanische Nanobots aus der Traum-welt geben wird."

Auch der Thriller "Beute" von Michael Crichton thematisiert die Gefahr winziger Nanoroboter. Vom Militär als mechanische Mini-Spione entwickelt, entkommen sie einem Labor in der Wüste, schließen sich zu Schwärmen zusammen und greifen Menschen an ( Die Angst des Lesers vor der Nanotechnologie ). Natürlich haben sich auch andere Schriftsteller mit Visionen dieser Schlüsseltechnologie beschäftigt, aber seit 2003 kommen verstärkt war-nende Stimmen aus der Wissenschaftswelt dazu.

Die Industrie fürchtet eine Public-Relations-Katastrophe

Die "Action Group on Erosion, Technology and Concentration ( ETC-Group [2]) legte einen Bericht vor, in dem sie die Forschungsergebnisse der letzten Jahre dokumentierten und darauf hinwiesen, dass die Konsequenzen des Nano-Booms nie systematisch durchleuchtet wurden. Nachweislich kann der menschliche Organismus die winzi-gen Teilchen durch Einatmen, über den Verdauungstrakt und durch die Haut aufnehmen. Nano-Partikel haben in vieler Hinsicht andere Eigenschaften als ihre "großen Brüder" aus dem selben Material; sie sind oft sehr giftig, obwohl ihr Ausgangsstoff völlig harmlos ist ( Je kleiner, desto giftiger). Aktuelle Studien bestätigen die Schädlich-keit von Nanoröhrchen im Organismus (vgl. Teil II: Gefährliche Winzlinge).

Die ETC-Group, die sich früher schon eine Namen im Kampf gegen die Gentechnik und den Konzern Monsanto ( Genetische Information soll nicht patentierbar sein ) gemacht hat, fordert ein weltweites Nano-Moratorium. Auch Prominente meldeten sich 2003 warnend zu Wort, darunter Prinz Charles ( Wie Chemie - heißt nur anders).

Für Nano-Wissenschaftler ist die Debatte durchaus real bedrohlich: schnell könnte die Furcht vor den Risiken zu Beschränkungen ihrer Forschung und zur Reduzierung von Fördermitteln führen. Alle haben die Gen- und Bio-technik als warnendes Beispiel vor Augen, sie befürchten ähnliche Image-Problemen, hemmende Sicherheitsaufla-gen und gesetzliche Grenzziehungen. "Wir können es nicht riskieren, die gleichen Fehler zu machen, die bei der Einführung der Biotechnologie gemacht wurden," warnte [3] Rita Colwell von der National Science Foundation [4] kürzlich.

Auch die Industrie fürchtet eine Public-Relations-Katastrophe, die sehr viel Geld kosten würde. Nanopartikel sind längst in Produkten auf dem Markt enthalten. Die Kleinstteilchen verbessern die Eigenschaft von Oberflächen, so dass Schmutz und Wasser abperlt; sie finden sich in Tinte, Sonnenkrem und Kosmetika ebenso wie in Tennis-schlägern, Computern oder Reinigungsmitteln. Selbst Wundverbände bekommen durch Nanotechnologie jetzt schon verbesserte Eigenschaften.

Viele Perspektiven und die Hoffnung auf einen großen Markt

Allein vergangenes Jahr wurden in den USA in Laboratorien und Fabriken schon hunderte Tonnen Nanomateria-lien hergestellt. Und das ist erst der Anfang. Die Kommunikations- und Informationstechnik soll durch sie revolu-tioniert werden, ebenso die Optik und Sensorik; neue Werkstoffe ermöglichen leichtere Flugzeuge und Autos. Die Medizin träumt von winzigen Molekularmaschinen, die im Körper selbst Diagnosen erstellen und anschließend operieren, z.B. Arterien von Ablagerungen befreien, Knochen oder Nervengewebe wiederaufbauen, Krebszellen von innen heraus zerstören. Und die Arzneimittelhersteller stellen sich Medikamente vor, die gezielt an den ge-wünschten Ort im Organismus eilen und dort dann nur die passende Menge eines Wirkstoffs freisetzen. Das Mili-tär forscht intensiv: Eine Vision ist der komfortable Kampfanzug, der die Körperfunktionen überwacht und sich im gewünschten Moment als stahlharte Rüstung bewährt ( Nanotechnologie für das Militär). Panzer sollen Selbsthei-lungskräfte entwickeln und auf dem Schlachtfeld die Farbe wechseln ( Chamäleon-Panzer).

Große Perspektiven und ein zu erwartender Markt mit vielen hunderten Millionen Dollar Umsatz. Spekulanten haben die Nanotechnologie entdeckt; die Aktien vieler Firmen, die in diesem Bereich tätig sind, haben ihren Wert in der letzten Zeit vervielfachen können, obwohl von großen Umsätzen, geschweige denn Gewinnen keine Rede sein kann. Die öffentliche Hand fördert großzügig. In Deutschland gibt es in diesem Jahr der Technik [5] rund 250 Millionen Euro, in den USA hat der Präsident im Dezember einen neuen Förderungsplan [6] unterschrieben und die Unterstützung auf 849 Millionen Dollar jährlich angehoben.

Die Nanotechnologie kann beim Stand der Dinge einem kritischen Dialog und besseren Risikostudien dennoch nicht ausweichen, dafür ist bereits zu viel an bedrohlichen Szenarien in die Öffentlichkeit gelangt. Das öffentliche Bewusstsein ist heute kritisch und verlangt nach den vielen Skandalen der Vergangenheit eine konstante Technik-folgenabschätzung. Bislang ist das Wissen über die Konsequenzen dieser Schlüsseltechnologie aber noch sehr gering (vgl. TAB-Studie Nanotechnologie [7]). Auf der Konferenz Nanotex 2004 [8], die vergangenen Monat im englischen Warrington stattfand, wurde lebhaft darüber diskutiert, dass die biologische Abbaubarkeit von Nano-partikeln sichert gestellt werden muss. Besondere Sorgen macht den Forschern dabei Ruß und Gold, die lange nicht abgebaut werden. Die Umweltauswirkungen der Nanotechnologie sollten künftig umfassend erforscht wer-den, darüber waren sich die Experten einig.

Heftige Diskussion um Nanotechnologie: Teil II: Gefährliche Winzlinge am Mittwoch, den 11.02.

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Heftige Diskussion um Nanotechnologie

Andrea Naica-Loebell 11.02.2004

Teil II: Gefährliche Winzlinge

Aktuelle Studien verdeutlichen erneut die gesundheitlichen Gefahren der Nanotechnologie, die sich zunehmend öffentlicher Kritik ausgesetzt sieht. Die Angst der Menschen vor der Technik aus der Zwergenwelt wächst. Die Wissenschaftler sehen die Risiken, verweisen aber auch - wie die Industrie - nachdrücklich auf die positiven Potenziale. Die Nanotechnologie bewegt sich zwischen Heilsversprechen und Albtraum (vgl. Teil I des Artikels: Visionen und Szenarien des Horrors).



Wachsende Nanoröhren, Bild: National Center of Competence in Research ( NCCR )

In der Januarausgabe des Journals Toxicological Sciences [2] erschienen zwei beunruhigende Studien zur Giftigkeit von Nanoteilchen. Die Forscher-Gruppe um Chiu-Wing Lam von den Space and Life Sciences am NASA Johnson Space Center [3] führten drei verschiedene Arten von Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch die Luftröhre in die Lungen von Mäusen ein und untersuchten die Tiere dann drei Monate später. Die Tiere litten alle unter Lungengranulomen [4], knötchenartigen Veränderungen, die zur Problemen bei der Sauerstoffaufnahme führen.

Obwohl die Mäuse nur einmal Nanoröhrchen verpasst bekamen, nahm der Effekt mit der Zeit zu, einige Tiere litten unter entsprechenden Entzündungen. Tatsächlich waren die Schäden bedenklicher als die einer Versuchsgruppe, in deren Lungen Quarzteilchen eingeführt wurden - Quarzstaub gilt als Gefahrstoff [5], wenn er eingeatmet wird, und als krebserregend.

Das zweite, noch beängstigendere Ergebnis ergab sich aus der Studie, die von David Warheit vom DuPont Haskell Laboratory for Health and Environmental Sciences [6] und Kollegen durchgeführt wurde. Sie hatten Ratten ebenfalls Nanoröhrchen in unterschiedlicher Dosierung in die Lunge eingeträufelt und die Nager dann nach 24 Stunden, einer Woche, einem und drei Monaten untersucht. 15 Prozent der Versuchstiere, die eine sehr hohe Dosis (5 mg/kg) erhalten hatten, starben innerhalb der ersten 24 Stunden durch eine komplette Blockierung der oberen Atemwege. Alle überlebenden Ratten entwickelten wie die Mäuse Granulome in der Lunge, allerdings ohne die üblichen Entzündungen.

Diese Tierversuche wurden nicht unter realistischen Bedingungen durchgeführt, ähnlich geartete Inhalations-Experimente mit viel weniger Teilchen, die aus der Luft eingeatmet werden, stehen noch aus.

Vorsicht mit Nanopartikeln ist anzuraten

An der University Rochester [7] führte Günter Oberdörster seit vielen Jahren Versuche mit ultrafeinen Partikeln durch und die Ergebnisse deuten daraufhin, dass sie eher zu Entzündungen der Lunge führen, als ihre größeren Verwandten. In einem neuen Experiment ließ er Ratten Nanopartikel mit einem Durchmesser von 35 nm einatmen und konnte nachweisen, dass sich die Teilchen bereits einen Tag später im Gehirn abgelagert hatten. Wie sie dort genau wirken und ob das zu Schädigungen führt, muss noch geklärt werden.

In jedem Fall sind diese Studien ein deutlicher Hinweis, vorsichtig mit Nanopartikeln umzugehen. Das öffentliche Misstrauen können die Ergebnisse sicher nicht verringern. Der Zwergenkosmos ist seltsam und hat seine eigenen Gesetze ( Nanopartikel sind Gestaltwandler).

Arbeitsschutzvorschriften müssen entsprechend angepasst werden, wenn Menschen mit Nanotechnologie zu tun haben, es genügt nicht, sich nach der Giftigkeit oder Ungiftigkeit der Ausgangsmaterialien zu richten. Wer direkt mit den Teilchen zu tun hat, sollte z.B. sicherheitshalber spezielle Atemmasken tragen, die über entsprechend feinporige Filter verfügen. Nicht umsonst thematisieren Umweltschützer in der aktuellen Diskussion immer wieder das Beispiel von Asbest [8], dessen feine Fasern lange als vollkommen ungefährlich galten.

Die Idee von Nano-Assemblern, die durch ihre Fähigkeit aus Atomen jedes gewünschtes Produkt zusammenzubauen und dann unsere Umwelt in "Gray Goo" (graue Schmiere) verwandeln, mag unrealistisch sein (vgl. Teil I: Visionen und Szenarien des Horrors ). Die Produktion von Nanopartikeln ist dagegen bereits Realität. Unklar ist nur, welche Effekte sie in der Natur oder im Menschen verursachen können.

Es stehen Regeln für den Einsatz von Nanotechnologie in der Natur aus

Die Heilsversprechen sind groß, auch in den Bereichen Umweltschutz und Landwirtschaft. Nach Tankerhavarien sollen Ölteppiche auf dem Meer mit nanotechnologischen Mitteln aufgelöst werden. Wasser-Filter mit Nanopartikeln könnten Trinkwasser aus verschmutztem Grundwasser, verdreckten Tümpeln oder sogar aus der See gewinnen. Nano-Biosensoren sollen den Boden untersuchen, die Zusammensetzung analysieren und Informationen liefern, wie er optimal bearbeitet werden kann. Ein Ziel ist es auch, vergiftete Böden wieder nutzbar zu machen. Eine Studie [9] von Wei-xian Zhang [10], Umweltingenieur an der Leigh-University, ergab im letzten Jahr, dass nanoskalige Eisenpartikel Gift- und Schadstoffe wie polychlorierte Biphenyle ( PCB [11]) aus Ackerflächen beseitigen können.

Ob und wie die Nanopartikel langfristig den Boden verändern, ist nicht bekannt. Einige Experten sind beunruhigt, weil selbst kleinste Veränderungen in der Bakterien-Population starke Auswirkungen auf das chemische Gleichgewicht in der Erde verursachen können.

Noch gibt es keine Vorschriften, was an nanotechnologischem Einsatz in der Natur überhaupt zulässig, bzw. verboten ist. Letzten Sommer versprühte die in Utah ansässige Firma Sequoia Pacific Research [12] im Auftrag des Bureau of Indian Affairs [13] nach einem Waldbrand in New Mexiko eine "nanostrukturierte Lösung" auf einer Fläche von rund 560 Hektar zur Stabilisierung des Bodens. Die Firmenleitung ist nicht bereit, die Inhaltstoffe ihres Produkts genau anzugeben, sie sagen nur, die Wirkung beruhe auf dem Auslösen von Reaktionen mit den im Waldboden befindlichen Nanopartikeln - und es habe funktioniert.

Umweltschützer sind fassungslos und aufgebracht, dass ein derartig großflächiger Einsatz von Nanotechnologie ohne vorherige Langzeitstudien zur Nachhaltigkeit oder besondere behördliche Genehmigung durchgeführt wurde.

Verharmlosung oder Übertreibung der möglichen Risiken?

Bekannt ist durch Studien des Center for Biological and Environmental Nanotechnology ( CBEN [14]) an der Rice University, dass sich die winzigen Partikel mit der Zeit in Lebewesen ablagern und über die Nahrungsmittelkette anreichern. Das bedeutet nicht zwangsläufig eine Schädlichkeit, betonen die Wissenschaftler, aber sie geben zu bedenken, dass andere Technologien ursprünglich ebenfalls als harmlos galten. Den Risiko-Spezialisten Roger Kasperson [15], Direktor des Stockholm Environment Institute, erinnert die Debatte an das frühe Atomzeitalter:

Kritiker der Atomenergie wurden als irrational bezeichnet. Ich gehe davon aus, dass wir anerkennen müssen: Wir kennen die Risiken von Nanotechnologie nicht, wir wissen auch nicht, was die Nutzen sein werden und wir werden das noch einige Zeit lang nicht wissen.

In einer im Dezember veröffentlichten Studie "Nanotechnologie in der Medizin" des schweizerischen Zentrums für Technologiefolgen-Abschätzung TA-SWISS [16] gaben die befragten Experten an, sich durch die Nanotechnologie bis 2010 besonders Fortschritte in der Früherkennung und Behandlung von Krebs, Herzkreislauf-Erkrankungen und Virusinfektionen zu erhoffen ( Zusammenfassung der Studie [17]). Gleichzeitig war die Hälfte der Spezialisten der Meinung, dass die potenzielle Giftigkeit von direkt angewendeten Nanopartikeln in der Medizin nicht vernachlässigbar sei. Sergio Bellucci, Geschäftsführer von TA-SWISS betonte:

Neben allen positiven Möglichkeiten, dürfen die gefährlichen Auswirkungen der Nanotoxizitiät und der Nanopartikel für Mensch und Umwelt nicht verharmlost werden.

Sicherheitsauflagen scheinen also sinnvoll, auch wenn viele Wissenschaftler und die Industrie sie fürchten. Die beunruhigte Bevölkerung ist aber schon dabei, selbst Kontrollen einzufordern. In Berkeley gab es Ende Januar öffentliche Demonstrationen und Proteste [18] gegen die Eröffnung der nanotechnologischen Molecular Foundry [19] des Berkeley Lab. Gerichtsprozesse könnten folgen, wenn die Anwohner um ihre Gesundheit fürchten.

Ende Januar meldete sich nun die Fraktion zu Wort, die ein Moratorium ablehnt und Nanotechnologie für alle fordert. In einem Artikel der Zeitschrift Nanotechnology (vorab publiziert auf Nanotechweb [20]), betonen Erin Court vom University of Toronto Joint Centre for Bioethics [21] und Kollegen die großen Chancen der Technik aus der Zwergenwelt. Sie warnen vor einer Nanotechnologie-Kluft zwischen den Industrienationen und den Entwicklungsstaaten.

Die Wissenschaftler schreiben, dass Risiko-Management wichtig sei, sich aber durch eine Überbetonung der möglichen Gefahren nicht zu einer Bremse entwickeln darf. Sie fordern ein internationales Netzwerk, um die Erforschung des Nano-Kosmos voran zu treiben und zu vermeiden, dass eine "Nano-Teilung" der Welt entsteht. Die Autoren kommen zu dem Schluss:

Obwohl die Nanotechnologie noch in den Kinderschuhen steckt, ist jetzt die ideale Zeit, ihren Nutzen für die Entwicklung zu erforschen. Der Opposition von Prinz Charles, der ETC-Group und anderen in Nordamerika und Europa sollte es nicht erlaubt werden, die Gesundheits-, Umwelt- und Ökonomiechancen für die Armen in Afrika, Lateinamerika und Asien zu verringern.

Links

[1] http://www.nccr-nano.org/
[2] http://toxsci.oupjournals.org
[3] http://www.jsc.nasa.gov/
[4] http://www.gesundheit.de/roche/ro12500/r14348.html
[5] http://www.baua.de/info/tb02_03/tb131.htm
[6] http://heritage.dupont.com/floater/fl_stinelab/floater.shtml
[7] http://www.rochester.edu/
[8] http://www.m-ww.de/pharmakologie/giftstoffe/asbest.html
[9] http://radio.weblogs.com/0105910/2003/09/05.html
[10] http://www.lehigh.edu/~incee/people/zhang.html
[11] http://www.pcb-sanierung.nrw.de/
[12] http://www.sequoiaprc.com/
[13] http://www.doi.gov/bureau-indian-affairs.html
[14] http://www.ruf.rice.edu/~cben/
[15] http://www.clarku.edu/departments/geography/faculty/kasperso…
[16] http://www.ta-swiss.ch/
[17] http://www.ta-swiss.ch/www-remain/reports_archive/publications/2003/TA_47A_KF_Nano_dt.pdf
[18] http://www.berkeleydaily.org/text/article.cfm?issue=01-30-04…
[19] http://foundry.lbl.gov/
[20] http://www.nanotechweb.org/articles/society/3/1/1/1
[21] http://www.utoronto.ca/jcb/

Telepolis Artikel-URL: http://www.telepolis.de/deutsch/inhalt/lis/16710/1.html

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http://www.heise.de/newsticker/meldung/46734


Nanotech: Zwischen Revolution und Hype

Sie gilt als die grundlegende Technologie des 21. Jahrhunderts: die Nanotechnologie. Während einige Börsianer schon von einem Nano-Hype sprechen, bleiben die meisten Forscher realistisch. Ihr Ziel ist es, Forschungsergebnisse in Produkte und Markterfolge umzusetzen, schreibt das Technologiemagazin Technology Review[1] in seiner aktuellen Ausgabe 5/04.

Nanotechnologie ist die Gesamtheit aller technischen Verfahren, die Materiestrukturen von unter 100 Nanometern Ausdehnung nutzen oder herstellen. Physiker, Chemiker, Biologen, Mediziner und Informatiker forschen gleichermaßen im Nanokosmos und untersuchen die kleinsten Bausteine der Materie und des Lebens mit immer größerer Präzision. Schon heute umfasst der Nanomarkt gut 7,5 Milliarden US-Dollar, berichtet Technology Review unter Berufung auf die Studie "Nanotechnology: A Realistic Market Evaluation".

Das US-Marktforschungsinstitut BCC hat in diesem Report den Markt in drei große Segmente eingeteilt. Während die physikalische Nanotechnologie, das Werkzeugsegment, schon recht weit entwickelt ist, befindet sich der Teilmarkt Nanosysteme noch im Stadium der Grundlagenforschung. Den Löwenanteil am Nanomarkt stellt das Segment Werkstoffe. Sie sind am weitesten verbreitet und haben bereits Einzug in unseren Alltag gehalten. Ob in der Easy-to-Clean-Beschichtung der Duschkabine, im Skiwachs oder in der Sonnencreme: Nanopartikel stecken in vielen Produkten der Chemie- und Pharmakonzerne.

An den Börsen sorgten die erzielten Nanoeffekte für Euphoriestürme. "Doch die Größe künftiger Nanoproduktmärkte wird in vielen Studien stark übertrieben", meint Matthias Werner, Unternehmensberater und einer der Autoren einer noch unveröffentlichten Nanostudie für das Bundesforschungsministerium. Bis zu einer Billion US-Dollar Marktvolumen lauten die mutigsten Prognosen. BCC hingegen sagt 29 Milliarden US-Dollar Wachstum für den Nanomarkt bis 2008 voraus.

Auch wenn gesunde Skepsis bei dem boomenden Forschungsfeld Nanotechnologie angebracht ist, beschreibt der Nobelpreisträger für Physik, Gerd Binnig, die Evolution der Nanotechnologie als zweite Genesis: "Wir wissen aber, dass wir an dieser epochalen Schwelle stehen, und genau deshalb, weil wir Strukturen zunehmend feiner und raffinierter beobachten können, bis in den atomaren Bereich hinein."

Den Report zur Nanotechnologie[2] bringt Technology Review in der Ausgabe Mai 2004[3] ; sie ist ab diesem Donnerstag, den 22. April, zum Sonderpreis von 4 Euro im Handel erhältlich und kann im Internet versandkostenfrei bestellt werden.
(jk[4]/c`t) (jk/c`t)


http://www.heise.de/tr/artikel/46592

TITELTHEMA
Die Wahrheit über Nanotechnologie
Von Nils Boeing

(Zusammenfassung aus Technology Review Nr. 5/2004)
Foto: Kurt Göthans

Die Nanotechnologie wird derzeit so intensiv gefördert wie kaum ein anderer Wissenschaftszweig. Allein in diesem Jahr steckt die deutsche Regierung 148 Millionen Euro in die Nanoforschung, der US-Präsident hat 850 Millionen Dollar dafür freigegeben. Zur Nanotechnologie zählen dabei alle technischen Verfahren, die Materiestrukturen mit einer Ausdehnung von weniger als 100 Nanometer nutzen oder herstellen.

Nach einer Studie des Marktforschungsunternehmens BCC untergliedert sich der Nanomarkt in drei große Segmente: Systeme, Werkzeuge und Werkstoffe. Während sich Nanosysteme wie etwa neuartige Chiparchitekturen noch im Stadium der Grundlagenforschung befinden, ist das Werkzeugsegment schon recht weit entwickelt; Rasterkraft- und Rastertunnelmikroskop gehören längst zur Standardausrüstung von Universitäten und Forschungslaboren.

Am weitesten verbreitet sind jedoch die Nanowerkstoffe. Ob für Sonnencremes, Skiwachs oder Wasser abweisende Oberflächenbeschichtungen - fast alle traditionellen Chemie- und Pharmaunternehmen stellen inzwischen Nanomaterialien her, meist ohne damit explizit zu werben. BCC zufolge liegt das Volumen des Werkstoffmarkts bereits heute bei rund 7 Milliarden Dollar und macht damit fast den gesamten Nanomarkt aus. Bis 2008 soll das Volumen des Gesamtmarkts auf etwa 29 Milliarden Dollar pro Jahr ansteigen. Das steht in krassem Gegensatz zu Prognosen, in denen von Umsaätzen von bis zu einer Billion Dollar im Jahr 2010 die Rede ist.

Noch ist nicht geklärt, ob der vermehrte Einsatz von Nanopartikeln mit Gesundheitsrisiken für den Menschen verbunden ist. Die Gefahren für Lunge und Herzkreislauf-Sysem, die von den winzigen Teilchen ausgehen könnten, werden zurzeit zwar intensiv erforscht. Verbindliche Grenzwerte für Nanopartikel gibt es aber bislang
nicht

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Pharma-Chips in der Blutbahn

Andrea Naica-Loebell 03.05.2004

Mit dem Minicomputer direkt in die Krebszelle

Es ist ein alter Traum der Nanotechnologie: Wie ein winziges U-Boot bewegt sich eine steuerbare Einheit durch den menschlichen Körper bis zu einer erkrankten Stelle, stellt vor Ort die Diagnose und beginnt sofort mit der Therapie. Israelische Forscher sind dieser Utopie jetzt einen entscheidenden Schritt näher gekommen.

Das Weizmann-Institut [1] in Revohot beschäftigt sich seit Jahren mit der Entwicklung autonomer molekularer Nanocomputer ( Biologischer Nanocomputer). Vergangenes Jahr schafften sie es mit einem solchen Modell sogar in das Guiness-Buch der Rekorde Einzug zu halten. Jetzt stellen Yaakov Benenson, Binyamin Gil, Uri Ben-Dor, Rivka Adar und Ehud Shapiro im Wissenschaftsjournal Nature [2] ihren neuesten, viel versprechenden Prototypen für medizinische Anwendungen vor (Artikeldownload "An autonomous molecular computer for logical control of gene expression" von Shapiros Homepage [3]). Es handelt sich um einen biologischen Computer mikroskopischer Größe, der bisher nur im Reagenzglas funktioniert, künftig aber innerhalb von menschlichen Zellen operieren soll. Diese Maschinchen sind so klein, dass eine Billion von ihnen in einem Wassertropfen Platz hätte.



Modell der DNS (Bild: Weizmann-Institut)

Das Miniaturgerät ist komplett aus Genmaterial konstruiert und im Gegensatz zu herkömmlichen Computern reagiert es nicht auf elektrische, sondern auf biologische Signale. In Entsprechung zur klassischen Unterteilung, sprechen die Forscher davon, dass die Software aus DNS [4] besteht, die Hardware aus DNS-beeinflussenden Enzymen [5]. Der Nanobiocomputer ist fähig, Boten-Ribonukleinsäure ( RNS [6]) aufzuspüren. Die RNS ist der biochemische Vermittler, der dafür sorgt, dass die Gene jeweils ihren Informationen gemäße Proteine bilden.

Es ist bekannt, dass bestimmte Formen von Krebs wie Lungen- oder Prostatakrebs durch spezifische, anormale RNS gekennzeichnet sind ( Wenn Gene sichtbar werden [7]). Unter Laborbedingungen gelang es dem medizinischen Minicomputer, durch das Erkennen der entsprechend veränderten Moleküle bösartig veränderte Zellen zu finden, die Art des Krebses zu diagnostizieren und dann direkt durch die Abgabe eines passenden Medikament-Moleküls zu reagieren, um die entartete Krebszelle zu zerstören.



Wenn ein Tumorindikator entdeckt wird, bleibt der Automat in der Ausgangsposition "YES", wenn keiner entdeckt wird, schaltet er um auf "NO". Der Computer "untersucht" dann das Endergebnis, erstellt die Diagnose und setzt Therapiestoffe frei. (Grafik: Weizmann-Institut)

Dieser selbst agierende Erste-Hilfe-Koffer auf molekularer Basis ist noch weit davon entfernt, einen Menschen tatsächlich zu heilen. Teamchef Ehud Shapiro stellte den neuen Gencomputer auf dem Symposium "Life, a Nobel Story" [8] am 29. April in Brüssel der Öffentlichkeit vor und merkte an:
"Es ist klar, dass der Weg zur Verwirklichung unserer Vision noch lang ist; es könnte Jahrzehnte dauern, bis eines solches System, das innerhalb des menschlichen Körpers operiert, Realität wird. Nichtsdestoweniger haben wir vor zwei Jahren vorausgesagt, dass es noch zehn Jahre dauern würde, um den Punkt zu erreichen, den wir heute erreicht haben."

Der erste Schritt ist getan, das Konzept könnte auch in der realen Anwendung funktionieren. Er ist komplett biologisch, das steigert seine potenzielle Verträglichkeit im lebenden Organismus, meint Shapiro. Bisher wurde er unter eher "sterilen" Bedingungen in einer Salzlösung mit optimalem pH-Wert und ohne die in der biologischen Realität der Zellen übliche Vielzahl von Proteinen, Nukleinsäuren, Blutfetten und anderer Stoffe getestet.




Die ini-Medikamentenfabrik: Aus der Boten-RNS (RNA) wird das passende DNS (DNA)-Heilmittel errechnet, synthetisiert und in die Blutbahn zurückgegeben. Jeder Nanobiocomputer besteht aus drei Modulen, das Input-Modul sucht nach den Indikatoren für Krankheiten, das Rechner-Modul verarbeitet diese Daten und erstellt die Diagnose, das Output-Modul gibt bei Bedarf das Medikament freigeben. (Grafik: Weizmann-Institut)

Natürlich muss vor einem Einsatz im Menschen erst geklärt werden, dass der molekulare Nanocomputer eine reale Fahrt durch den Körper übersteht und dass er keine Reaktion des Immunsystems oder andere unerwünschte Nebenwirkungen hervorruft. In den kommenden Jahren wird er sich zunächst an Zelllösungen, Gewebekulturen, einfachen Organismen und dann Säugetieren bewähren müssen.

Links

[1] http://www.weizmann.ac.il
[2] http://www.nature.com
[3] http://www.wisdom.weizmann.ac.il/~udi
[4] http://de.wikipedia.org/wiki/Desoxyribonukleins%E4ure
[5] http://de.wikipedia.org/wiki/Enzym
[6] http://de.wikipedia.org/wiki/M-RNA
[7] http://europa.eu.int/comm/research/rtdinf20/de/biomed.html
[8] http://www.kvcvbiotech.be/lifeanobelstory/home.html

Telepolis Artikel- http://www.telepolis.de/deutsch/inhalt/lis/17336/1.html

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Sind die Mini-Monster schon unter uns?

Andrea Naica-Loebell 24.05.2004

Die umstrittene Existenz der Nanobakterien

Zuerst entdeckten die Geologen winzige Strukturen in Meteoriten und im Gestein heißer Quellen. Sie interpretierten diese Strukturen als bisher unbekannte, winzigste Lebensformen oder deren Fossilien. Das war die Geburtsstunde des Begriffs "Nanobakterien".

Seit Jahren versuchen nun Humanmediziner zu beweisen, dass es solche Krankheitserreger aus der Nanowelt gibt. Aber bis heute ist der Großteil der Wissenschaftler nicht davon überzeugt, dass es diese Organismen der Nanowelt wirklich gibt. Jetzt legen US-Forscher neue Beweise dafür vor, dass Nanobakterien an der Arterienverkalkung beteiligt sind.



Mögliche Nanobenstrukturen in Boden auf Vulkanfelsen nahe Viterbo in Italien (Bild: Mississippi State University)

In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals New Scienstist [1] geht die Debatte um die "Nanoben" ( Wie groß müssen die kleinsten Organismen sein? ) in die nächste Runde. Die Grundfrage lautet: Sind die sich selbst reproduzierenden Kleinststrukturen tatsächlich Lebewesen oder nur seltsame Kristalle? Denn im Grunde sind sie zu klein, um lebensfähig sein zu können. Aber die Zwergenwelt (Nano bedeutet in Griechisch Zwerg) hat sich in jüngster Vergangenheit immer wieder als verblüffend erwiesen, in ihr herrschen ganz eigene, verwirrende Gesetze ( Heftige Diskussion um Nanotechnologie ). Ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter. Wenn man ein menschliches Haar 50.000 Mal spaltet, erhält man eine Faser dieser Dicke.

Alles begann 1990 im italienischen Viterbo, wo Robert L. Folk [2] von der University of Texas in den Thermalquellen etwas fand, dass er als bakterielle Formen interpretierte, obwohl es nur ein Zehntel der Größe von Bakterien hatte ( Nanobacteria: Surely not figments, but what under heaven are they? [3]). Die kleinsten Bakterien sind höchstens 200 Nanometer lang, die Nanobakterien [4]) aber nur 20 bis 150 Nanometer.



Ähnliche Strukturen wie in den Bodenproben von Viterbo auf dem Marsmeteoriten ALH840001 (Bild: NASA)

Die NASA glaubte dann Spuren von Nanoben in Meteoriten vom Mars gefunden zu haben ( How small can life be? [5]). Danach kam die Biologen und Mediziner und inzwischen gelten Nierensteine, der graue Star und Arthritis als Erkrankungen, bei denen die Winzbakterien eine Rolle spielen könnten.

Nanobakterien als Verursacher von Arterienverkalkung

Jetzt veröffentlichten Forscher um John Lieske von der Mayo-Clinic [6] in Rochester im "American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology" [7] einen Artikel, in dem sie Beweise vorlegen, dass Nanobakterien bei Verkalkung der Arterien und der Herzklappen im Spiel sind.

Ähnliches - bezogen auf Nierensteine - behaupteten Olavi Kajander und Kollegen von der finnischen University of Kuopio [8] schon 1998 in ihrem Artikel "Nanobacteria: An alternative mechanism for pathogenic intra- and extracellular calcification and stone formation" [9]. Sie erlebten lebhaften Widerspruch der Wissenschaftswelt ( An alternative interpretation of nanobacteria-induced biomineralization [10]), auch weil schnell klar wurde, dass das finnische Team finanzielle Interesse hatte, diverse Patente anmeldete und in Florida eine Firma namens Nanobac Life Sciences [11]) gründete, die Testverfahren zum Aufspüren von Nanobakterien verkauft und auch an Therapien arbeitet, obwohl die Existenz der Erreger nicht als nachgewiesen gelten kann. Entsprechend scharf fielen die Kritiken der Wissenschaftswelt gegen diese Vorgehensweise aus.



Nanobakterien und Tonmineralien, die sich unter Wasser in prähistorischer Lava des sizilianischen Ätna entwickelten. (Bild: Mississippi State University)

Das Team der Mayo-Clinic hat keine derartigen Absichten, aber ihr Artikel musste durch sieben Revisionsrunden, bevor er von dem Fachblatt anerkannt wurde. Die Hauptautorin, Virginia M. Miller, betrachtet die kritische Haltung der Verleger nicht als Nachteil:
"Der Überprüfungsprozess, so schmerzvoll er auch war, hat uns gezwungen, die Gegenargumente von innen nach außen, von oben nach unten und von hinten nach vorne zu betrachten und dann unsere Experimente zu wiederholen."

Die Forscher nahmen Proben von verkalkten Arterien und Herzklappen, stellten daraus Lösungen her und filterten das Ganze, damit alle Partikel mit einem Durchmesser von mehr als 200 Nanometern entfernt wurden. Das ist die übliche Vorgehensweise, um Wasser keimfrei zu machen, da nach herkömmlicher Auffassung nichts Kleineres leben kann ( Aqua-Free [12]).

Dann wurde der Rest in ein steriles Medium gegeben und nach einigen Wochen war klar, dass sich Partikel in dem Filtrat selbst reproduziert hatten. Unter dem Elektronenmikroskop zeigte sich, dass die 30 bis 100 Nanometer großen Partikel eine zellähnliche Struktur hatten. Außerdem hatten sie in dem Prozess der eigenen Vermehrung Uridin [13] absorbiert, ein Stoff, der wesentlicher Bestandteil der Ribonukleinsäure ( RNS [14]) ist.

Viel zu klein, um Leben zu sein

Gegner der Nanobakterien überzeugt das alles noch lange nicht. Sie vertreten die Ansicht, dass die Gebilde schlicht zu klein sind, um als Bakterien bezeichnet zu werden. In diesem Zwergenbereich gibt es nur noch Viren und die haben keinen autonomen Stoffwechsel, sie sind nicht fähig, sich alleine selbst zu reproduzieren. Unter einem Durchmesser von 140 Nanometern ist nicht genügend Platz für das Erbgut, wird argumentiert.

Für Kritiker wie John Cisar vom National Institute of Health [15] handelt es sich schlicht um Kristallwachstum und nicht um eine neue Form von Bakterien:
"Es gibt immer wieder Leute, die versuchen dem immer wieder Leben einzuhauchen. Es ist, als hinge das Erklärungsmodell an einem Lebenserhaltungssystem."

Der Molekularbiologe Jack Maniloff von der University of Rochester [16] im Staat New York geht in seinem Kommentar zum Artikel der Mayo-Kliniker sogar noch weiter:
"Das ist kein Beweis. Ich glaube nicht, dass das reell ist. Es handelt sich um die kalte Fusion der Mikrobiologie."

Bisher hat noch keiner DNS entdeckt, nur das eigentliche Erbgut wäre ein schlagender Beweis. Das Mayo-Team arbeitet daran, will aber noch nichts zum Stand der aktuellen Forschung sagen.

Aber auch andere sind eifrig dabei, dem Geheimnis der Nanobakterien auf die Spur zu kommen. Der Mikrobiologe Yossef Av-Gay [17] von der University of British-Columbia in Vancouver forscht an den Mechanismen der "Fortpflanzung" der Winzlinge. "Diese Partikel replizieren sich selbst, daran gibt es keinen Zweifel", meint er und will zurzeit noch nichts Präzises zu seinem Forschungsstand sagen, nur so viel:
"Die Geschichte scheint sich in Richtung der Idee zu bewegen, dass dies keine Bakterien sind, aber vielleicht eine neue Form von Leben."

[JoeUp]

DER SPIEGEL 22/2004 - 24. Mai 2004
URL: http://www.spiegel.de/spiegel/0,1518,301273,00.html

Nanotechnik

Schlauer Klebstoff

Forscher entwickeln molekulare Maschinen, leistungsfähige Speicherchips und winzige Transportvehikel - sie benutzen dazu die Erbsubstanz DNA.

Das Kunststoffgefäß, das in Friedrich Simmels Labor an der Universität München steht, scheint nichts als klare Flüssigkeit zu enthalten. Wer käme da auf die Idee, dass rund 100 Billionen winzige Maschinen darin schwimmen?

So klein sind diese Apparate, dass Simmel sie mit keinem Mikroskop der Welt in Aktion betrachten könnte. Nur mit Hilfe eines blauen Laserstrahls, den der Physiker durch die Küvette lenkt, lässt sich ihre Existenz nachweisen. Und doch weiß der Forscher, dass jedes einzelne der kleinen Maschinchen einen Greifarm hat, mit dem es den Blutgerinnungsfaktor Thrombin packen und wieder loslassen kann.



Bemerkenswerter noch als Simmels Nanogreifer selbst ist das Material, aus dem sie gefertigt sind: Sie bestehen aus DNA. Ausgerechnet jenes Molekül also, das in der Natur zuständig für Speicherung und Weitergabe von Erbinformation ist, dient als Werkstoff zum Bau von Maschinen.

"Wir nutzen ein biologisches Molekül auf vollkommen unbiologische Weise", erklärt Simmel. "Ganz nach Wunsch können wir damit geradlinige Doppelstränge herstellen, aber auch verzweigte Moleküle, Würfel oder zweidimensionale Netze."

Der Münchner Wissenschaftler entwirft damit eine Vision, die Nanoforscher frohlocken lässt: Fast nach Belieben, so scheint es, lassen sich aus Erbgutstücken am Reißbrett entworfene Strukturen bauen, unvorstellbar winzig und doch höchst präzise gefertigt. "Ein neues Kapitel in der Geschichte der DNA ist angebrochen", schwärmt der Nanoforscher Nadrian Seeman von der New York University.



Schon träumen Wissenschaftler von molekularen Transportmaschinen, die Wirkstoffe punktgenau zu einzelnen Zellen schleppen, von ultrakleinen Biosensoren, die durch die Blutbahn schwirren, und von einer ganz neuen Generation Computerchips, unendlich viel kompakter als jeder Silizium-Rechner - und all das gebaut mit der Erbsubstanz DNA.

Erst allmählich wird den Forschern klar, dass das Konstruktionsprinzip des Erbmoleküls wie geschaffen ist für die neue Zunft der Molekularingenieure. "Es lässt sich sozusagen als schlauer Klebstoff nutzen", erläutert Simmel.

Denn die berühmte Doppelhelix, die wie eine korkenzieherähnlich verdrehte Strickleiter aussieht, besteht aus zwei Strängen, die nach einer simplen Regel zusammengeklebt sind: Jeder der Stränge gleicht einer Kette, auf der wie Perlen die vier Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin (abgekürzt als A, T, G und C) aneinander gereiht sind. Zum Doppelstrang lagern sie sich stets so aneinander, dass Adenin eine Bindung mit Thymin eingeht, während sich Guanin mit Cytosin zusammentut.

Diese so genannte Basenpaarung können sich die Nanokonstrukteure zu Nutze machen: Wenn sie molekulare Bauteile miteinander verbinden wollen, dann heften sie sie an kurze DNA-Stückchen, die wie hoch spezifische Klettverschlüsse wirken. Die Bauanleitung einer Maschine ist in den Erbgutschnipseln selbst gespeichert, denn sie passen nur auf eine einzige Weise exakt zusammen (siehe Grafik). Nichts ist dann einfacher, als die Bauteile zusammenzufügen: "Man muss praktisch nur alle Teile in einen Sack stecken und schütteln", wie der britische Physiker Andrew Turberfield erklärt.

Der Biophysiker Erez Braun vom Technion-Institut im israelischen Haifa etwa entwickelte mit der Klettverschluss-Methode einen Transistor aus Kohlenstoffröhren, jede von ihnen kaum mehr als einen millionstel Millimeter dünn. Braun brauchte dazu nur DNA-Moleküle an die Röhrchen zu koppeln, und schon klebten sich diese von selbst an die gewünschte Stelle. Auf diese Weise lassen sich möglicherweise auch komplexere Schaltkreise aufbauen, die irgendwann die Grundlage neuartiger Computerchips bilden könnten.

Bei dem Proteingreifer ging Simmel sogar noch einen Schritt weiter: Die DNA dient nicht als Montagewerkzeug, sondern als Bauteil selbst. Denn durch geschicktes Verkleben eines DNA-Moleküls verformt sich dieses und kann so mechanische Aufgaben übernehmen.

Nach einem ähnlichen Prinzip funktioniert auch eine winzige Pinzette, die Simmel gemeinsam mit dem Briten Turberfield und Kollegen aus den USA gebaut hat: Am offenen Ende baumeln zwei DNA-Einzelstränge. Ein weiteres Stück ist so konstruiert, dass es an beiden Einzelsträngen zu haften versucht und dabei die Pinzettenschenkel zusammenzieht.

Das Nanogreifgerät soll einst einzelne Moleküle packen können. Nur transportieren kann die Pinzette ihre Beute nicht, denn noch bewegt sie sich nicht vom Fleck.

Doch auch zur Lösung dieses Problems gibt es Ideen - und natürlich ist es wieder DNA, die helfen soll. Nanoforscher Seeman hat bereits einen molekularen Laufroboter entwickelt. Seine Füße schreiten auf Schienen aus Erbgut.

JULIA KOCH

[JoeUp]

http://www.heise.de/newsticker/meldung/print/48010
07.06.2004 17:14
Nanoröhrchen für Glühbirnen

Jinquan Wei von der chinesischen Tsinghua-Universität und sein Kollege Bingquing Wei von der Louisiana State University haben eine extrem effiziente Glühbirne mit Hilfe von Kohlenstoff-Nanoröhrchen konstruiert. Bei dem in der Fachzeitschrift Applied Phy-sics Letters beschriebenen Experiment[1] ersetzten die Wissenschaftler den Wolframdraht einer herkömmlichen 40-Watt-Glübirne durch eine Faser[2] aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen.

Die modifizierte Glühlampe lieferte bei gleicher Spannung sehr viel mehr Licht als die klassische Konstruktion. Wei und Kollegen fanden außerdem heraus, dass sich der Widerstand der Nano-Drähte bis zu Temperaturen von etwa 1750 Kelvin nicht verändert. Die Nano-Drähte könnten deshalb zur Herstellung von temperaturresistenten Präzisionswiderständen eingesetzt werden.
(wst[3]/c`t) (wst/c`t)

[JoeUp]

Den Chip neu erfinden
Von Claire Tristram

(Zusammenfassung aus Technology Review Nr. 2/2004)
Foto: Angela Wyant

Statt Silizium bilden vielleicht organische Moleküle das Herzstück der ultraschnellen Rechner von morgen. Forscher in den Laboren des Computerherstellers HP im kalifornischen Palo Alto arbeiten zurzeit mit Hochdruck an winzigen molekularen Schaltelementen. Solche Nanoschalter könnten zum Beispiel aus einem einzigen Rotaxan-Molekül bestehen, das zwischen zwei feinen Titandrähten sitzt und seinen elektrischen Widerstand ändert, sobald eine Spannung an die Drähte angelegt wird.

Immer kleinere Strukturen auf herkömmliche Siliziumchips zu ätzen erfordert enorme Investitionen in die entsprechende Lithografietechnik. Chips mit molekularen Schaltern ließen sich dagegen ohne aufwendige Lithografieverfahren herstellen. Ein Schaltkreis mit zehn Milliarden logischen Schaltelementen fände auf der Fläche eines Salzkorns Platz; die Packungsdichte der Transistoren läge folglich um ein Tausendfaches höher als bei heutigen Rechnern. Die neuartigen Geräte könnten deshalb sekundenschnell tausende von Webseiten durchsuchen, hoch genaue Wettervorhersagen machen und möglicherweise sogar die menschliche Intelligenz besser nachahmen als herkömmliche Computer.
<http://www.heise.de/RealMedia/ads/adstream_lx.ads/www.heise.…

Mit 12,5 Millionen Dollar unterstützt die amerikanische Defense Advanced Research Projects Agency in den kommenden vier Jahren HP bei seiner Suche nach einer geeigneten molekularen Rechnerarchitektur. Wann die ersten Molekülschalter marktreif sein werden, ist allerdings noch offen.

[JoeUp]

http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/17746/1.html

Kleine Spinner

Andrea Naica-Loebell 29.06.2004

Nanoblumen und Elektrospinnen: Elektronenmikroskopisch kleine Kunst und ihre technische Anwendung

Wissenschaft kann so schön sein, wenn Forscher Nanoblumen aufblühen lassen. Gleichzeitig wird intensiv daran gearbeitet, immer feinere Nanofasern zu spinnen, wie in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Science berichtet wird.

Natürlich ging es Ghim Wei Ho und seinen Kollegen von der University Cambridge [1] nicht darum, einen Garten für die Zwerge (Nano bedeutet auf griechisch Zwerg) anzulegen. Sie experimentieren mit der Entwicklung neuer Materialien. Für ihren Versuch tropften sie das flüssige Metall Gallium [2], das in Verbindungen zur Herstellung von Leuchtdioden und Transistoren dient, auf eine Silizium-Oberfläche [3]. Das Ganze wurde mit einem Methan enthaltenden Gas bedampft und kondensierte dann in Form von Nanodrähten aus Siliziumkarbid [4] mit einem Durchmesser von weniger als einem Tausendstel eines menschlichen Haares.


Nanoblüten (Bild: Cambridge University)

Das Verfahren nennt sich chemische Abscheidung aus der Gasphase ( Chemical Vapor Deposition [5]). Durch Veränderung des Druckes und der Temperatur kann der Wachstumsprozess der feinen Drähtchen beeinflusst werden und es entstehen verschiedene neue Strukturen, zum Beispiel die mit einem Rasterelektronenmikroskop fest gehaltenen Formen, die Bäume und Blüten ähnlich sehen. Die Bilder, mit denen die Studentin Ghim Wei Ho bereits einen internen Fotowettbewerb in Cambridge gewann ( Photo competition at the Department of Engineering [6]), werden in der August-Ausgabe des Journals Nanotechnology des Institute of Physics veröffentlicht und sind in einer Vorab-Onlineversion schon verfügbar ( Three-dimensional crystalline SiC nanowire flowers [7]).

Aber die neu geschaffenen Formen sind nicht nur schön, sondern bergen auch praktische Anwendungsmöglichkeiten für Nanomaterialien. Wei Hos Professor, Mark Welland, erklärt:
?Die einmaligen Strukturen, die in diesen Bildern gezeigt werden, haben eine ganze Bandbreite von aufregenden Verwendungspotenzialen. Zwei werden gerade auf ihre Fähigkeiten als wasserabstoßende Beschichtung hin untersucht und als Grundlage für einen neuen Typ von Solarzelle.?

Elektrospinnen von Nanofasern

In Science [8] gibt Yuris Dzenis [9] von der University of Nebraska-Lincoln in Lincoln einen Forschungsüberblick über das Spinnen von Nanofasern ( Nanofasern vor der Kamera). Neben Nanoröhrchen ( Der exotische Beat der Nanoröhrchen ) gelten sie als besonders viel versprechend, wenn es um die künftige Herstellung intelligenter Materialien geht. Von der Elektronik über Filtersysteme bis zur Medizin sollen die neuen Werkstoffe Wunder wirken. Schuhe mit Nanosohlen könnten in Zukunft Spidermans Fassadenkletterei für alle ermöglichen ( Nano-Kontakte optimieren Haftung [10]). Menschliches Gewebe soll mit den winzigen Fädchen wieder aufgebaut, Knochenbrüche geheilt (Nano-biotechnology: carbon nanofibres as improved neural and orthopaedic implants [11]) oder das Wachstum von Nervenzellen angeregt werden ( Scientists Grow Neurons Using Nanostructures [12]). Das Militär stellt sich gar leichte, schusssichere Westen und mit integrierten Sensoren ausgestattete biologische Hightech-Schutzanzüge vor ( Nanotechnologie für das Militär).



Nanobäumchen (Bild: Cambridge University)

Bisher werden Nanofasern aber meist mit synthetischen Bottom-up-Methoden hergestellt, d.h. durch Manipulation einzelner Atome oder Moleküle aufgebaut. Die kontrollierte Manipulation und damit die Steuerung der entstehenden Fasern ist bei diesem Ansatz schwierig, und damit auch ihre Integration in Anwendungen. Um gezielt gewünschte Formen und Strukturen von Nanofasern herzustellen, bietet sich das Elektrospinnen an. Das Verfahren ermöglicht die Produktion von kontinuierlichen Polymer-Nanofasern in einem starken elektrischen Feld ( Elektrospinnen von Nanofasern [13]). Das erste Patent wurde bereit 1934 erteilt, dennoch blieb das Elektrospinnen bis Mitte der 90er Jahre weitgehend unbeachtet. Inzwischen beschäftigen sich Forschergruppen weltweit intensiv mit diesem Prozess, allein im Jahr 2003 wurden ungefähr 200 Artikel dazu in Fachzeitschriften veröffentlicht. Mehr als hundert synthetische und natürliche Polymere wurden in Laboren zu Nanofasern mit Durchmessern von wenigen Nanometern (1 Milliardstel Meter) bis zu Mikrometern (1 Millionstel Meter) versponnen.



A:Vergleich von kommerziellen Kohlenstofffasern bester Qualität und elektrogesponnener Nanofaser
B und C: Vergleich von dampfgezogener kommerzieller Kohlefaser (B) und elektrogesponnener Kohlefaser: Die Nanofaser ist deutlich gleichmäßiger und reiner
D und E: Beispiele von hoch abgeglichenen und ausgerichteten linearen und orthogenalen Zusammenstellungen von Nanofasern
F: Querschnitt einer nanokristallinen Zirkonfaser für potentielle Anwendungen in superfester Keramik. (Bild: Science)

Das Verfahren ist wesentlich kostengünstiger als die meisten Bottom-up-Methoden. Die entstehenden Fasern sind meistens sehr gleichförmig und ununterbrochen. Deswegen bestehen gegen diese kontinuierlichen Fädchen weniger gesundheitliche Bedenken, als gegen andere Nanopartikel ( Heftige Diskussion um Nanotechnologie). Sie können auch einfacher mit anderen Bauteilen für Anwendungen verbunden werden.

In jüngster Zeit sind große Fortschritte bei der Steuerung des Prozesses gemacht worden, die vor allem für die künstliche Erzeugung von Gewebe, das Tissue Engineering interessant sind. Dazu gehören die Forschungen von südkoreanischen (Electrospinning of silk fibroin nanofibers and its effect on the adhesion and spreading of normal human keratinocytes and fibroblasts in vitro [14]) und deutschen Wissenschaftlern ( Elektrogesponnene Nanofasern auf Poly(L)-Lactid- Basis als Matrix für Tissue Engineering [15]).



Elektrogesponnene Nanofasern mit menschlichem Haar (Bild: Uni Marburg)

Einige wichtige Fragen sind aber immer noch offen, vor allem die Verkleinerung des Durchmessers macht noch Probleme. Vereinzelt ist die Herstellung von Nanofasern mit Durchmessern von drei bis fünf Nanometern durch Elektrospinnen bereits gelungen, aber bei vielen Materialien ist es schwierig, die Grenze von 50 Nanometern für stabile Fasern zu unterschreiten.

Links

[1] http://www.cam.ac.uk
[2] http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/31Gallium.htm
[3] http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/14Silici.htm
[4] http://www.ceramtec.de/werkstoffe/werkstoff07.htm
[5] http://pc1.uni-bielefeld.de/projekte/cvd
[6] http://www-g.eng.cam.ac.uk/mmg/newsandfeatures/photocomp
[7] http://www.iop.org/EJ/abstract/0957-4484/15/8/023
[8] http://www.science.com
[9] http://www.unl.edu/emhome/faculty/dzenis.html
[10] http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/pres…
[11] http://www.iop.org/EJ/abstract/0957-4484/15/1/009
[12] http://www.northwestern.edu/univ-relations/media_relations/r…
[13] http://www.uni-marburg.de/phys-chemie/Wendorff/Forschung/F1-…
[14] http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2003.08.045
[15] http://www.egms.de/en/meetings/dgu2003/03dgu0992.shtml

Telepolis Artikel-URL: http://www.telepolis.de/deutsch/inhalt/lis/17746/1.html

[JoeUp]

SPIEGEL ONLINE - 30. August 2004, 11:50
URL: http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,315741,00.h…

Krebsforschung

Leuchtende Tumorzellen verraten ihren Weg

Die Entstehung von Krebsmetastasen kann dank eines neuen Verfahrens genauer beobachtet werden als bisher. US-Forschern ist es gelungen, einzelne Krebszellen mit fluoreszierenden Nanokristallen zu markieren und deren Verbreitung im Körper von Mäusen zu verfolgen.



Krebszellen: Über Metastasen verbreiten sie sich im ganzen Körper
In ihrer Studie injizierten Sanford Simon und seine Kollegen von der Rockefeller University in New York Mäusen Krebszellen, die an winzige, fluoreszierende Kristalle gekoppelt waren. So konnten sie deren Reise in die Lungen der Versuchstiere mit Hilfe der so genannten Multiphotonenmikroskopie verfolgen, berichten die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Fachblattes "Nature Medicine". Anhand von Spektralanalysen gelang es auch, verschiedene Gruppen markierter Zellen zu unterscheiden. Dabei verhielten sich die markierten Krebszellen nicht anders als unmarkierte Zellen, berichten Simon und seine Kollegen.

Die Forscher untersuchten auch, ob die fluoreszierenden Kristalle die Gesundheit der Tiere beeinträchtigten. Sie konnten jedoch weder bei den Nagern noch in Zellkulturexperimenten eine schädigende Wirkung feststellen. Mit ihrer Beobachtungsmethode wollen die Wissenschaftler die gefürchtete Metastasenbildung besser verstehen lernen. Das soll die Entwicklung entsprechender Krebsmedikamente vorantreiben.

[JoeUp]

Durchblick im Display dank Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Thomas Liebsch 30.08.2004

Elektrisch leitende Filme aus Kohlenstoff werden durchsichtig

Elektrisch leitende, durchsichtige Filme lassen sich aus geschichteten Kohlenstoffnanoröhrchen herstellen. Sie sind durchsichtig sowohl für sichtbares als auch für infrarotes Licht ? im Sichtbaren vergleichbar mit transparenten, leitfähigen Elektroden aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), diesen im Infraroten jedoch bei weitem überlegen. Eine mögliche Anwendung für sichtbares Licht wären biegsame oder faltbare Displays, das brüchige ITO wäre hier eher ungeeignet.

Forscher der Uni von Florida [1] haben aus einlagigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen [2], auch Carbon Nanotubes ( CNT [3]) genannt, elektrisch leitende Filme hergestellt, die sichtbares und infrarotes Licht durchlassen. Ihr Bericht erschien am 27. August 2004 in der Zeitschrift Science [4] auf Seite 1273 ff. in Band 305. Mit diesen transparenten Filmen haben die amerikanischen Wissenschaftler einen elektrisch schaltbaren Lichtmodulator entwickelt.




Dieer 80 Nanometer dicke Film aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen auf einem Saphir-Substrat ist mit einer Ausdehnung von 10 Zentimetern groß genug für Displays, der Film verdeckt nicht den Text unter ihm.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind zu langen Zylindern aufgerollte Ebenen aus Graphit. Die hier verwendeten CNT-Filme sind intrinsisch leitend, es ist jedoch ebenso möglich, halbleitende oder isolierende Filme herzustellen ? je nach den Details der Geometrie der Röhrchen wie Durchmesser oder Verdrillung. Interessant sind nicht nur die elektrischen, sondern auch die optischen Eigenschaften, CNT-Filme lassen sichtbares und infrarotes Lichts durch. Die Lichttransmission ist im sichtbaren Wellenlängenbereich dem bereits im Massenmarkt eingesetzten Indium-Zinn-Oxid (ITO) vergleichbar, im nahen Infrarot zwischen 0,8 und 5 Mikrometern Lichtwellenlänge lassen CNT-Filme ? bei gleichem elektrischen Widerstand ? weitaus mehr Licht durch; die Differenz des spezifischen Widerstands kompensieren dann unterschiedliche Schichtdicken.



Ein Rasterkraftmikroskop bringt die Nanoröhrchen eines 150 Nanometer dicken Films mit atomarer Auflösung zum Vorschein.

Verglichen mit ITO haben die Kohlenstofffilme eine niedrigere Ladungsträgerdichte, jedoch eine höhere Ladungsträgerbeweglichkeit, die niedrigere Ladungsträgerdichte sorgt für eine kleinere Absorption im Infraroten. Ein elektrisch leitender CNT-Film mit einer Dicke von 50 Nanometern lässt im Wellenlängenbereich zwischen 2 und 5 Mikrometern mehr als 90 Prozent des infraroten Lichts durch. Um die Absorption zu messen, eignet sich ein 240 Nanometer dicker Film jedoch besser.



Die Lichtabsorption eines 240 Nanometer dicken Kohlenstofffilms vom sichtbaren bis zum fernen Infrarot: Die graue Kurve zeigt das Absorptionssektrum von p-dotierten Filmen, die schwarze Kurve von ausgeheizten, undotierten Filmen. Die Filme sind intrinsisch leitend.

Durch Antireflexionsbeschichtungen ließe sich die Transmission noch etwas verbessern. Trifft ein Lichtstrahl auf eine Grenzfläche zweier Materialen unterschiedlicher optischer Brechungsindices, also beispielsweise von Luft auf Fensterglas, dann wirft die Grenzfläche ein Teil des einfallenden Lichts zurück. Eine nahe liegende Anwendung der transparenten elektrischen Kontakte wären Flüssigkristallanzeigen von Notebooks oder Videorecordern, das für sichtbares Licht bewährte ITO wird allerdings bestenfalls Nischen übrig lassen, etwa biegsame oder faltbare Displays.



Ein elektrisch gesteuerter Lichtmodulator mit transparenten Kontakten: Eine negative Steuerspannung verdrängt bei Lichteinfall die Elektronen aus dem Film, was die Absorption verkleinert. Das Prinzip zeigt sich besonders deutlich bei einer Lichtwellenlänge von 1676 Nanometern, was von der Lage der Energieniveaus der Elektronen in den Kohlenstoff-Nanoröhrchen her rührt ? anschaulich gesagt, ist das ein Resonanzeffekt.

Möglicherweise ließe sich der Wirkungsgrad von Solarzellen noch etwas steigern, indem der Infrarotbereich des Sonnenspektrums noch besser ausgenutzt würde, als es etwa mit ITO oder dünnen Metallschichten möglich ist, zudem drängt sich hier die Thermophotovoltaik als Einsatzfeld auf. Ein weiteres Einsatzfeld der transparenten CNT-Filme könnte im Hinblick auf infrarotes Licht die Militärtechnik sein, denn die Transmission des Films lässt sich in einem Lichtmodulator durch Anlegen eines elektrischen Feldes steuern.

Das weitere Repertoire der Kohlenstoff-Nanoröhrchen erstreckt sich bis in die Elektronik, und zwar von Nanotransistoren bis hin zur Leistungselektronik [5], hier insbesondere Durchkontaktierungen in übereinander ein einem gemeinsamen Gehäuse gestapelten Siliziumchips.



Nur im Infraroten brilliert der Lichtmodulator, im Sichtbaren zeigt sich allenfalls noch für rotes Licht mit 656 Nanometern Wellenlänge ein nennenswerter Effekt, nicht so im kurzwelligeren Bereich
S1: 1676 nm, S2: 932 nm, M1: 656 nm

Die herausragenden Eigenschaften der Nanoröhrchen sind ihre extrem hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit sowie eine Strombelastbarkeit, die die zulässige Stromdichte des Kupfers um drei Größenordnungen übertrifft, Kupferdrähte schmelzen bei einer Stromdichte von einem Megaampere pro Quadratzentimeter.

Links

[1] http://www.phys.ufl.edu
[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffnanor%C3%B6hre
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube
[4] http://www.sciencemag.org
[5] http://www.elektroniknet.de/topics/bauelemente/fachthemen/20…

Teleplis Artikel-URL: http://www.telepolis.de/deutsch/inhalt/lis/18217/1.html

[JoeUp]

Speicherbausteine für die Nanoelektronik

Thomas Liebsch 11.10.2004

n- oder p-dotierte Nanoröhrchen werden bei Raumtemperatur ferromagnetisch

Nanoröhrchen aus Halbleitermaterial können nicht nur für Nanotransistoren, sondern auch für Nanomagnetspeicher verwendet

Nanoröhrchen [1] aus Kohlenstoff oder anderen Elementen können Isolatoren, Leiter oder Halbleiter sein, abhängig vom räumlichen Aufbau, also dem Durchmesser und dem Verdrillungswinkel. Anwendungen könnten Feldeffekt- und Einzelelektronentransistoren sowie Leiterbahnen für hohe Stromdichten sein. Mittels n- oder p-Dotieren lassen sich nunmehr ferromagnetische Nanoröhrchen herstellen, die sich künftig möglicherweise als nichtflüchtige Speicherbausteine nutzen lassen ? vergleichbar mit den bereits als Labormuster vorhandenen magnetoresistiven Speicherbausteinen, auch MRAM genannt.


Die Rasterelektronenmikroskopaufnahme zeigt oben die einige Mikrometer langen und 100 nm dicken Nanoröhrchen, unten die ineinander verschachtelten Röhrchen sind an den Streifen der Transmissionselektronenmikroskopaufnahme zu erkennen (Bild: IBM)

Wissenschaftler des T. J. Watson Forschungszentrums von IBM [2] in Yorktown Heights im amerikanischen Bundesstaat New York haben ferromagnetische Nanoröhrchen aus Vanadiumoxid hergestellt, die durch n- oder p-Dotierung bei Raumtemperatur ferromagnetisch werden und berichten darüber in der Ausgabe vom 7. Oktober 2004 der Zeitschrift Nature [3] auf Seite 672 in Band 431.

Die hohe Curietemperatur der Röhrchen von rund 500 Kelvin, die weit über der Raumtemperatur liegt, erleichtert technische Anwendungen; oberhalb der Curietemperatur verschwindet der Ferromagentismus.



Die Sättigungsmagnetisierung abhängig von der Temperatur: oben für n- und unten für p-dotiertes Vanadiumoxid. Unterhalb von 500 Kelvin sind die Proben ferromagnetisch. (Bild: IBM)

Vanadiumoxid kann metallisch leitend oder isolierend sein, somit sind Heterostrukturen aus Nanoröhrchen für die künftige Elektronik denkbar, beispielsweise Speicherbausteine [4].

Links

[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Nanotubes
[2] http://www.ibm.com/us
[3] http://www.nature.com
[4] http://www.physik.uni-wuerzburg.de/EP3/Arbeitsgruppen/Spintr…

[JoeUp]

Die Tera-Ära [23.11.2004 04:02]

Für Waguih Ishak zählt nur Geschwindigkeit. Nicht auf der Straße, sondern im Datenverkehr - besonders dort, wo heute noch Kupfer den Strom aus Bits und Bytes transportiert: in den Eingeweiden von Supercomputern und PCs. Der Direktor des Photonik- und Elektronik-Forschungslabors beim amerikanischen Messgeräte-Spezialisten Agilent will in den nächsten Jahren sämtliche Tempolimits brechen - mit Licht. 250 Gigabit pro Sekunde schaffen die Forscher in Palo Alto schon. Bis Ende dieses Jahres soll die Grenze von einem Terabit geknackt werden. "Das ist der Beginn der Tera-Ära", schwärmt Ishak.

Die Agilent-Forscher beschäftigen sich mit so genannten Backplanes. Das sind Platinen, die die einzelnen Komponenten eines Systems - beim PC etwa Prozessor, Grafikkarte und Speicher - über den so genannten Bus verbinden. Dieser gilt als Flaschenhals, weil er das enorme Datenvolumen, das moderne Mikroprozessoren verarbeiten können, nicht schnell genug verteilen kann. Zwar gibt es mit PCI-Express mittlerweile einen Standard, der über vier Gigabyte pro Sekunde Datenübertragungsrate schafft, doch spätestens zum Ende des Jahrzehnts wird die Elektronik voraussichtlich ausgereizt sein.

Denn zum einen wirken die Leiterbahnen wie Antennen und strahlen Energie ab - ein Effekt, der mit zunehmender Taktfrequenz des Datenbusses immer stärker wird, sodass schon nach wenigen Zentimetern die Qualität des Signals stark leidet. Zum anderen breiten sich elektrische Signale in den Leiterbahnen nicht mit der Lichtgeschwindigkeit von 300.000 Kilometer pro Sekunde aus: Auf einer handelsüblichen Platine sind sie höchstens halb so schnell. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit beträgt dann maximal 15 Zentimeter pro Nanosekunde. Bei einem Bustakt von 500 MHz, was einer Taktlänge von zwei Nanosekunden entspräche, käme das Signal im ungünstigsten Fall gerade einmal von einem Ende des Motherboards zum anderen. Übertragungsraten von Terabyte pro Sekunde sind auf diesem Weg nicht zu machen. "Auf elektrischem Wege ist dieses Tempo nicht mehr zu schaffen", prophezeit auch Karl-Heinz Brenner, Professor für Optoelektronik an der Universität Mannheim.

Einziger Ausweg wären Verbindungen aus Glasfasern oder Kunststoffen, doch im Computer gab es damit bisher Probleme. Unter anderem, weil sich die Module, die elektrische Signale in Laserlicht wandeln und in die Glasfaser einspeisen, nicht eng genug packen ließen. Doch Waguih Ishak ist optimistisch: In zwei Jahren würden die Komponenten wie Prozessor, Grafikkarte und Speicher in einem Computer optisch verbunden. Die parallelen Kupferleitungen auf der Backplane werden dann durch Glasfasern oder Polymere ersetzt, die auf die Platine geklebt werden. Eingespeist wird das Licht über so genannte VCSEL-Laser, deren Miniaturisierung optische Backplanes überhaupt erst ermöglicht hat. Die Halbleiterlaser setzen die elektronischen in optische Signale um, die dann in Lichtleitfasern eingekoppelt und auf der anderen Seite wieder in elektrische Signale umgesetzt werden.

Der VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) lässt sich aufgrund seiner Funktionsweise kompakt konstruieren und weist obendrein hervorragende optische Eigenschaften für die Einkopplung in die optischen Fasern auf: VCSELs strahlen nahezu "monomodisch", also mit einem äußerst sauberen Signal, und erzeugen kreisförmige Strahlprofile mit geringer Strahlaufweitung, daher eignen sie sich besonders gut für die optische Hochgeschwindigkeitsübertragung.

Der nächste Schritt steht laut Ishak zum Ende des Jahrzehnts an: Dann werden die Daten nicht mehr elektrisch zur Backplane transportiert und dort in Licht gewandelt, sondern direkt aus den Mikrochips als Licht gezapft. Dazu müssen die Laser und optischen Stecker so winzig sein, dass sie zu Hunderten in das Gehäuse eines Chips passen. Zudem erfordern Lichtleiter neue Strategien beim Layout der Platinen: Einen Lichtstrahl kann man nicht einfach abknicken, deshalb muss die Glasfaser in sanften Bögen mit Radien von mindestens 20 Millimetern um die Kurve geleitet werden - andernfalls wird sie optisch undicht und verliert das Signal.

Optische Backplanes werden zuerst in großen Servern oder Supercomputern eingesetzt, wo die Leistung entscheidend davon abhängt, wie schnell die Aufgaben auf die verschiedenen Rechner verteilt werden. Agilent und IBM haben deshalb eine Entwicklungspartnerschaft mit einem Volumen von 30 Millionen Dollar vereinbart.

Deutsche Forscher können von solchen Bedingungen nur träumen. Hierzulande wird kaum noch an optischer Verbindungstechnik für kurze Distanzen geforscht - alle Förderprogramme sind ausgelaufen. "Deutschland hat die Technologie verschlafen" klagt Optoelektronik-Professor Brenner. Gemeinsam mit Kollegen hat er gerade ein Positionspapier fürs Bundesministerium für Bildung und Forschung geschrieben, um endlich Geld für einen Förderschwerpunkt loszueisen.

Die letzte viel versprechende Entwicklung stammt aus dem Jahr 2002. DaimlerChrysler hatte Lichtwellenleiter aus Polymeren entwickelt, die als zähe Flüssigkeit in mehreren Schichten auf beliebige Materialien gegossen und strukturiert werden können. Interessant ist die Technik für den militärischen Einsatz, zum Beispiel in Kampfflugzeugen, weil man die optischen Leiter direkt auf Aluminium aufbringen kann; auch im Auto könnte sie zum Einsatz kommen.

Ursprünglich war die Technologie für Leiterplatten vorgesehen, doch "die Zeit ist noch nicht reif", meint Bernd Eifer vom Verbindungstechnikspezialisten ERNI. Das Adelberger Unternehmen hat die DaimlerChrysler-Entwicklung lizenziert und erste Prototypen für Backplanes entwickelt. Laut Eifer müssen die Steckverbinder zwischen Platine und Backplane noch dichter gepackt werden. "Vierzig Verbindungen pro Zoll sind das absolute Minimum."

Während sich deutsche Entwickler mit Steckverbindern herumschlagen, nehmen ihre amerikanischen Kollegen bereits Kurs auf optische Verbindungen innerhalb eines Chips. Die direkte Integration von optischen Elementen in Silizium-Elektronik ist jedoch nicht einfach zu bewerkstelligen. Das liegt zum einen daran, dass Silizium als so genannter indirekter Halbleiter nur zu einem sehr geringen Teil elektrische Signale in Licht umsetzen kann. Nach jahrelangen Forschungsarbeiten ist es vor kurzem erstmals zwei Forschern der University of California in Los Angeles gelungen, einen Laser aus Silizium zu konstruieren. Auch dieser Laser beseitigt allerdings nicht alle Sorgen der Chipdesigner, denn er wird nicht von Strom, sondern von einem anderen Laser angetrieben.

Andere Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid eignen sich zudem zwar hervorragend für optoelektronische Bauelemente, haben aber eine andere Gitterkonstante als Silizium - die Atome in ihrem Kristallgitter haben einen Abstand. Sie lassen sich deshalb nicht direkt auf Siliziumchips integrieren, da diese Differenz in der Gitterkonstante zu mechanischen Verspannungen im Halbleitermaterial führt, die die elektronischen Eigenschaften des Materials empfindlich stören. "Wir versuchen Silizium und Photonik zu verheiraten", sagt Mario Paniccia, Direktor des Photonik-Forschungslabors bei Intel.

Intel hatte im Februar mit einem elektrooptischen Modulator für Furore gesorgt, der direkt in die Silizium-Struktur eines Chips integriert werden kann. Der Modulator von Ansheng Liu und Kollegen hat viel Ähnlichkeit mit einem CMOS-Transistor, der in herkömmlichen Silizium-Chips das Bild bestimmt. Es besteht aus einem Streifen n-do- tierten Silizium mit einer oberen p-dotierten Rippe aus amorphem Polysilizium. Silizium und Rippe sind durch eine dünne Isolatorschicht getrennt. Wenn man eine Spannung an die oberen Elektroden anlegt, ändert sich die Ladungsträgerkonzentration an der Grenzfläche und damit der Brechungsindex des Siliziums in diesem Bereich. Licht, das durch das Silizium geleitet wird, erfährt eine Phasenverschiebung, die man in entsprechende Veränderung der Amplitude des Lichts umsetzen kann. Der Modulator schafft bereits ein Gigahertz pro Sekunde, verbraucht aber noch zu viel Strom.

Wird es eines Tages CPUs geben, die nur noch mit Licht arbeiten? Das israelische Unternehmen Lenslet Labs präsentierte bereits vor zwei Jahren zumindest einen Spezialprozessor für Vektor-Matrix-Multiplikationen. Den rein optischen Computer hält Agilent-Forscher Ishak dennoch für keine gute Idee. Um Daten zu transportieren seien Lichtphotonen ideal, weil sie sich nicht gegenseitig stören. Um mit den Daten Berechnungen auszuführen, müssen sie dagegen miteinander interagieren - und das gehe nur mit den Elektronen des elektrischen Stroms. Ishaks Credo steht fest: "Rechne mit Elektronen, kommuniziere mit Photonen."
(sma[1]/Technology Review)

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http://www.pro-physik.de/Phy/External/PhyH/1,6508,2-3-0-0-1-…

Nanotechnologie ? Buzzword oder Innovationsquell des 21. Jahrhunderts?

Die Nanotechnologie wird in allen Industrienationen als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts gefeiert und durch umfangreiche Förderprogramme unterstützt. Die öffentliche Wahrnehmung hat ein Maß erreicht, gegen das die klassischen Disziplinen kaum ankommen. ­"Nano" ist zum Buzzword geworden - kein Antrag ohne "Nano". Selbst unsere sonst eher konservative heimische Industrie hat die Nanotechnologie für sich entdeckt. All dies überrascht zunächst, gibt es bisher doch kaum reinrassige ­Nanotech-Produkte, die man als Endverbraucher im Kaufhaus erstehen könnte. Als Forscher ist man natürlich fasziniert von der Vision, durch die Nanowissenschaft erstmals Materie gezielt auf atomarer Skala untersuchen und mit derselben Präzision nach Belieben kontrollieren zu können. Aber woher kommt die hohe positive Erwartungshaltung in Politik und Gesellschaft quer über alle ideologischen Grenzen hinweg?

Die positiven Assoziationen in der nichtwissenschaftlichen Öffentlichkeit rühren vor allem von den konsensfähigen technologischen und gesellschaftlichen Zielen, die der Nanotechnologie zugeschrieben werden: Umweltfreundlichkeit, ­Energieeinsparungen, höherer Wertigkeit und Intelligenz von Produkten, einfacher und kostengünstiger medizinischer Diagnostik bis hin zur Steigerung des allgemeinen Wohlstandes, ja sogar der nationalen Sicherheit (USA). Allesamt hehre, aber mitunter auch recht diffuse Ziele, die mit dem Querschnittscharakter eines riesigen Feldes einhergehen, welches neben der Elektronikbranche u. a. auch die Automobil­industrie, Chemische Technologien, Medizin und Energietechnik einschließt. Der früh aufgenommene Dialog über Chancen und mögliche Gefahren der Nanotechnologie hilft dabei, das Vertrauen der Öffentlichkeit zu stärken und ihren Blick für reale Risiken, vor allem aber die Chancen zu schärfen.

Wie immer bei größeren Themen, die die öffentliche Aufmerksamkeit (und Förderung) auf sich ziehen, gibt es Übertreibungen, vielleicht auch vereinzelt falsche Etikettierungen. Doch sind viele unserer Hoffnungen in die Nanotechnologie sehr wohl begründet. Eine Reihe von wegweisenden Impulsen ist von Europa ausgegangen, wie die Rastersondenmethoden, die nanokristallinen Materialien, der GMR-Effekt und jüngstens die tumorselektive Hyperthermie. Leistungsfähige Anwendungszentren, kleine und mittelständische Unternehmen sowie umfangreiche Leitprojekte mit internationaler Sichtbarkeit sind im Bereich der Nanotechnologie entstanden. Aber trotz dieser sehr erfolgreichen Innovationen ist der Weg zu einer breiten Marktdurchdringung noch weit, und wir brauchen daher weiterhin eine starke, international herausragende, thematisch fokussierte Nanowissenschaft, die ihre eigene Berechtigung hat.

Dafür spricht auch der besondere Charakter der Nanotechnologie. Sie erfordert nämlich einen Ansatz, der weit über das übliche Verständnis der interdisziplinären wissenschaftlichen Zusammenarbeit hinausgeht. Am ehesten lässt sich dieser Ansatz wohl mit dem von Jürgen Mittelstraß, Konstanz, definierten Begriff der Transdisziplinarität*) verdeutlichen ? einer Form der Kooperation, die zu einer Veränderung der wissenschaftssystematischen Ordnung selbst führt. Der eigentliche Paradigmenwechsel liegt also nicht in einer völlig neuen Axiomatik. Er wurzelt vielmehr in einer Veränderung der Betrachtungsweise und des Bewusstseins, mit dem man durch die Nanotechnologie begonnen hat, die Untersuchungsgegenstände aus einem neuen, ganzheitlichen Blick über Fächer- und Technologiegrenzen hinweg zu sehen. Die bestehenden Nano-Zentren folgen auf unterschiedliche Weise diesem Ansatz. Besonders deutlich wird dies an der Schnittstelle zwischen Molekularbiologie/Medizin und Physik/Chemie, wo sich ungemein spannende Fragen auftun.

In der Nanotechnologie werden nicht nur in viel kürzerer Zeit als je zuvor neue Forschungsansätze entstehen; es werden auch neue Lehrinhalte und Ausbildungsgänge geschaffen. Vorerst erscheint mir allerdings die Einrichtung eines grundständigen Studienganges "Nanowissenschaften" nicht vordringlich, da es zunächst darauf ankommt, dem Nachwuchs eine profunde Grundausbildung in einem der naturwissenschaftlichen Fächer bzw. der Medizin oder Ingenieurwissenschaften anzubieten, die dann im Hauptstudium bzw. während der Promotion z. B. in Graduiertenprogrammen mit speziellen Themen aus der Nanotechnologie vertieft werden kann - übrigens eine gute Gelegenheit, Kollegen aus der Industrie mit einzubinden.

Kann Deutschland auch künftig seinen Platz in der internationalen Spitzengruppe halten? Hierzu muss man neben der bisherigen unbestrittenen Qualität der Nanoforschung in Deutschland einige finanzielle und strategische Fakten im Auge behalten: Im gerade ablaufenden Jahr 2004 sind in Deutschland insgesamt 293 Millionen Euro an öffentlichen Mitteln in die Nanotechnologie geflossen. Im gleichen Zeitraum wurden in den USA 960 Millionen und in Japan 800 Millionen Dollar an öffentlichen Mitteln in die Nanotechnologie investiert. Im Gegensatz zu europäischen und deutschen Förderinstitutionen, die die anwendungsorientierte Forschung favorisieren, betont die amerikanische National Nano­technology Initiative eindeutig die Grundlagenforschung. Daraus könnte sich in Zukunft ein deutlicher Wettbewerbsvorteil für Amerika entwickeln, u. a. über Patent­anmeldungen.

Fazit für uns: ein klares JA zur Anwendung, aber ein ebenso klares JA zur stärkeren Förderung der Spitzenforschung und zum engeren Dialog zwischen akademischer Forschung und Anwendern. Dann sind unsere Chancen ausgezeichnet, im internationalen wissenschaftlichen und ökonomischen Nanotechnologie-Wettbewerb auch weiterhin ganz vorne mitzuspielen.

Quelle: Physik Journal 12 / 2004

Weitere Infos:


* Prof. Dr. Harald Fuchs ist Professor für Experimentalphysik an der Univ. Münster, Wissenschaftlicher Leiter des Centrums für Nanotechnologie (CeNTech), Münster, und Mitglied des Direktoriums des Instituts für Nanotechnologie (INT), FZ-Karlsruhe
*
Die positiven Assoziationen in der nichtwissenschaftlichen Öffentlichkeit rühren vor allem von den konsensfähigen technologischen und gesellschaftlichen Zielen, die der Nanotechnologie zugeschrieben werden: Umweltfreundlichkeit, ­Energieeinsparungen, höherer Wertigkeit und Intelligenz von Produkten, einfacher und kostengünstiger medizinischer Diagnostik bis hin zur Steigerung des allgemeinen Wohlstandes, ja sogar der nationalen Sicherheit (USA). Allesamt hehre, aber mitunter auch recht diffuse Ziele, die mit dem Querschnittscharakter eines riesigen Feldes einhergehen, welches neben der Elektronikbranche u. a. auch die Automobil­industrie, Chemische Technologien, Medizin und Energietechnik einschließt. Der früh aufgenommene Dialog über Chancen und mögliche Gefahren der Nanotechnologie hilft dabei, das Vertrauen der Öffentlichkeit zu stärken und ihren Blick für reale Risiken, vor allem aber die Chancen zu schärfen.

Wie immer bei größeren Themen, die die öffentliche Aufmerksamkeit (und Förderung) auf sich ziehen, gibt es Übertreibungen, vielleicht auch vereinzelt falsche Etikettierungen. Doch sind viele unserer Hoffnungen in die Nanotechnologie sehr wohl begründet. Eine Reihe von wegweisenden Impulsen ist von Europa ausgegangen, wie die Rastersondenmethoden, die nanokristallinen Materialien, der GMR-Effekt und jüngstens die tumorselektive Hyperthermie. Leistungsfähige Anwendungszentren, kleine und mittelständische Unternehmen sowie umfangreiche Leitprojekte mit internationaler Sichtbarkeit sind im Bereich der Nanotechnologie entstanden. Aber trotz dieser sehr erfolgreichen Innovationen ist der Weg zu einer breiten Marktdurchdringung noch weit, und wir brauchen daher weiterhin eine starke, international herausragende, thematisch fokussierte Nanowissenschaft, die ihre eigene Berechtigung hat.

Dafür spricht auch der besondere Charakter der Nanotechnologie. Sie erfordert nämlich einen Ansatz, der weit über das übliche Verständnis der interdisziplinären wissenschaftlichen Zusammenarbeit hinausgeht. Am ehesten lässt sich dieser Ansatz wohl mit dem von Jürgen Mittelstraß, Konstanz, definierten Begriff der Transdisziplinarität*) verdeutlichen ? einer Form der Kooperation, die zu einer Veränderung der wissenschaftssystematischen Ordnung selbst führt. Der eigentliche Paradigmenwechsel liegt also nicht in einer völlig neuen Axiomatik. Er wurzelt vielmehr in einer Veränderung der Betrachtungsweise und des Bewusstseins, mit dem man durch die Nanotechnologie begonnen hat, die Untersuchungsgegenstände aus einem neuen, ganzheitlichen Blick über Fächer- und Technologiegrenzen hinweg zu sehen. Die bestehenden Nano-Zentren folgen auf unterschiedliche Weise diesem Ansatz. Besonders deutlich wird dies an der Schnittstelle zwischen Molekularbiologie/Medizin und Physik/Chemie, wo sich ungemein spannende Fragen auftun.

In der Nanotechnologie werden nicht nur in viel kürzerer Zeit als je zuvor neue Forschungsansätze entstehen; es werden auch neue Lehrinhalte und Ausbildungsgänge geschaffen. Vorerst erscheint mir allerdings die Einrichtung eines grundständigen Studienganges "Nanowissenschaften" nicht vordringlich, da es zunächst darauf ankommt, dem Nachwuchs eine profunde Grundausbildung in einem der naturwissenschaftlichen Fächer bzw. der Medizin oder Ingenieurwissenschaften anzubieten, die dann im Hauptstudium bzw. während der Promotion z. B. in Graduiertenprogrammen mit speziellen Themen aus der Nanotechnologie vertieft werden kann - übrigens eine gute Gelegenheit, Kollegen aus der Industrie mit einzubinden.

Kann Deutschland auch künftig seinen Platz in der internationalen Spitzengruppe halten? Hierzu muss man neben der bisherigen unbestrittenen Qualität der Nanoforschung in Deutschland einige finanzielle und strategische Fakten im Auge behalten: Im gerade ablaufenden Jahr 2004 sind in Deutschland insgesamt 293 Millionen Euro an öffentlichen Mitteln in die Nanotechnologie geflossen. Im gleichen Zeitraum wurden in den USA 960 Millionen und in Japan 800 Millionen Dollar an öffentlichen Mitteln in die Nanotechnologie investiert. Im Gegensatz zu europäischen und deutschen Förderinstitutionen, die die anwendungsorientierte Forschung favorisieren, betont die amerikanische National Nano­technology Initiative eindeutig die Grundlagenforschung. Daraus könnte sich in Zukunft ein deutlicher Wettbewerbsvorteil für Amerika entwickeln, u. a. über Patent­anmeldungen.

Fazit für uns: ein klares JA zur Anwendung, aber ein ebenso klares JA zur stärkeren Förderung der Spitzenforschung und zum engeren Dialog zwischen akademischer Forschung und Anwendern. Dann sind unsere Chancen ausgezeichnet, im internationalen wissenschaftlichen und ökonomischen Nanotechnologie-Wettbewerb auch weiterhin ganz vorne mitzuspielen.

Quelle: Physik Journal 12 / 2004

Weitere Infos:

* Prof. Dr. Harald Fuchs ist Professor für Experimentalphysik an der Univ. Münster, Wissenschaftlicher Leiter des Centrums für Nanotechnologie (CeNTech), Münster, und Mitglied des Direktoriums des Instituts für Nanotechnologie (INT), FZ-Karlsruhe
*www.nanonet.de
*www.centech.de" target="_blank" rel="nofollow ugc noopener"> Nanotechnologie ? Buzzword oder Innovationsquell des 21. Jahrhunderts?

Die Nanotechnologie wird in allen Industrienationen als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts gefeiert und durch umfangreiche Förderprogramme unterstützt. Die öffentliche Wahrnehmung hat ein Maß erreicht, gegen das die klassischen Disziplinen kaum ankommen. ­"Nano" ist zum Buzzword geworden - kein Antrag ohne "Nano". Selbst unsere sonst eher konservative heimische Industrie hat die Nanotechnologie für sich entdeckt. All dies überrascht zunächst, gibt es bisher doch kaum reinrassige ­Nanotech-Produkte, die man als Endverbraucher im Kaufhaus erstehen könnte. Als Forscher ist man natürlich fasziniert von der Vision, durch die Nanowissenschaft erstmals Materie gezielt auf atomarer Skala untersuchen und mit derselben Präzision nach Belieben kontrollieren zu können. Aber woher kommt die hohe positive Erwartungshaltung in Politik und Gesellschaft quer über alle ideologischen Grenzen hinweg?

Die positiven Assoziationen in der nichtwissenschaftlichen Öffentlichkeit rühren vor allem von den konsensfähigen technologischen und gesellschaftlichen Zielen, die der Nanotechnologie zugeschrieben werden: Umweltfreundlichkeit, ­Energieeinsparungen, höherer Wertigkeit und Intelligenz von Produkten, einfacher und kostengünstiger medizinischer Diagnostik bis hin zur Steigerung des allgemeinen Wohlstandes, ja sogar der nationalen Sicherheit (USA). Allesamt hehre, aber mitunter auch recht diffuse Ziele, die mit dem Querschnittscharakter eines riesigen Feldes einhergehen, welches neben der Elektronikbranche u. a. auch die Automobil­industrie, Chemische Technologien, Medizin und Energietechnik einschließt. Der früh aufgenommene Dialog über Chancen und mögliche Gefahren der Nanotechnologie hilft dabei, das Vertrauen der Öffentlichkeit zu stärken und ihren Blick für reale Risiken, vor allem aber die Chancen zu schärfen.

Wie immer bei größeren Themen, die die öffentliche Aufmerksamkeit (und Förderung) auf sich ziehen, gibt es Übertreibungen, vielleicht auch vereinzelt falsche Etikettierungen. Doch sind viele unserer Hoffnungen in die Nanotechnologie sehr wohl begründet. Eine Reihe von wegweisenden Impulsen ist von Europa ausgegangen, wie die Rastersondenmethoden, die nanokristallinen Materialien, der GMR-Effekt und jüngstens die tumorselektive Hyperthermie. Leistungsfähige Anwendungszentren, kleine und mittelständische Unternehmen sowie umfangreiche Leitprojekte mit internationaler Sichtbarkeit sind im Bereich der Nanotechnologie entstanden. Aber trotz dieser sehr erfolgreichen Innovationen ist der Weg zu einer breiten Marktdurchdringung noch weit, und wir brauchen daher weiterhin eine starke, international herausragende, thematisch fokussierte Nanowissenschaft, die ihre eigene Berechtigung hat.

Dafür spricht auch der besondere Charakter der Nanotechnologie. Sie erfordert nämlich einen Ansatz, der weit über das übliche Verständnis der interdisziplinären wissenschaftlichen Zusammenarbeit hinausgeht. Am ehesten lässt sich dieser Ansatz wohl mit dem von Jürgen Mittelstraß, Konstanz, definierten Begriff der Transdisziplinarität*) verdeutlichen ? einer Form der Kooperation, die zu einer Veränderung der wissenschaftssystematischen Ordnung selbst führt. Der eigentliche Paradigmenwechsel liegt also nicht in einer völlig neuen Axiomatik. Er wurzelt vielmehr in einer Veränderung der Betrachtungsweise und des Bewusstseins, mit dem man durch die Nanotechnologie begonnen hat, die Untersuchungsgegenstände aus einem neuen, ganzheitlichen Blick über Fächer- und Technologiegrenzen hinweg zu sehen. Die bestehenden Nano-Zentren folgen auf unterschiedliche Weise diesem Ansatz. Besonders deutlich wird dies an der Schnittstelle zwischen Molekularbiologie/Medizin und Physik/Chemie, wo sich ungemein spannende Fragen auftun.

In der Nanotechnologie werden nicht nur in viel kürzerer Zeit als je zuvor neue Forschungsansätze entstehen; es werden auch neue Lehrinhalte und Ausbildungsgänge geschaffen. Vorerst erscheint mir allerdings die Einrichtung eines grundständigen Studienganges "Nanowissenschaften" nicht vordringlich, da es zunächst darauf ankommt, dem Nachwuchs eine profunde Grundausbildung in einem der naturwissenschaftlichen Fächer bzw. der Medizin oder Ingenieurwissenschaften anzubieten, die dann im Hauptstudium bzw. während der Promotion z. B. in Graduiertenprogrammen mit speziellen Themen aus der Nanotechnologie vertieft werden kann - übrigens eine gute Gelegenheit, Kollegen aus der Industrie mit einzubinden.

Kann Deutschland auch künftig seinen Platz in der internationalen Spitzengruppe halten? Hierzu muss man neben der bisherigen unbestrittenen Qualität der Nanoforschung in Deutschland einige finanzielle und strategische Fakten im Auge behalten: Im gerade ablaufenden Jahr 2004 sind in Deutschland insgesamt 293 Millionen Euro an öffentlichen Mitteln in die Nanotechnologie geflossen. Im gleichen Zeitraum wurden in den USA 960 Millionen und in Japan 800 Millionen Dollar an öffentlichen Mitteln in die Nanotechnologie investiert. Im Gegensatz zu europäischen und deutschen Förderinstitutionen, die die anwendungsorientierte Forschung favorisieren, betont die amerikanische National Nano­technology Initiative eindeutig die Grundlagenforschung. Daraus könnte sich in Zukunft ein deutlicher Wettbewerbsvorteil für Amerika entwickeln, u. a. über Patent­anmeldungen.

Fazit für uns: ein klares JA zur Anwendung, aber ein ebenso klares JA zur stärkeren Förderung der Spitzenforschung und zum engeren Dialog zwischen akademischer Forschung und Anwendern. Dann sind unsere Chancen ausgezeichnet, im internationalen wissenschaftlichen und ökonomischen Nanotechnologie-Wettbewerb auch weiterhin ganz vorne mitzuspielen.

Quelle: Physik Journal 12 / 2004

Weitere Infos:

* Prof. Dr. Harald Fuchs ist Professor für Experimentalphysik an der Univ. Münster, Wissenschaftlicher Leiter des Centrums für Nanotechnologie (CeNTech), Münster, und Mitglied des Direktoriums des Instituts für Nanotechnologie (INT), FZ-Karlsruhe
*www.nanonet.de
*www.centech.de

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http://www.techportal.de/de/b/2/start,public,start/

Infineon stellt den kleinsten Nanotube-Transistor der Welt vor
2. November 2004, Quelle: Infineon Technologies AG, Press release

[Mit einer einzelnen einwandigen Carbon-Nano-Röhre hat Infineon jetzt den weltweit kleinsten Carbon-Nano-Feldeffekt-Transistor geschaffen. Infineon Technologies AG]
Im ständigen Bemühen um kleinere und leistungsfähigere Strukturen für integrierte Schaltungen ist Infineon in seinen Münchener Labors erneut ein Durchbruch gelungen: Forscher haben hier den kleinsten Nanotube-Transistor der Welt mit einer Kanallänge von nur 18 nm gebaut - die derzeit modernsten Transistoren sind heute knapp 4mal so groß. Für ihren Nano-Transistor ließen die Forscher Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die jeweils nur einen Durchmesser von 0,7 bis 1,1 nm haben, in einem kontrollierten Prozess wachsen. Im Vergleich dazu ist ein menschliches Haar rund 100.000mal dicker.

Die charakteristischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen lassen den Werkstoff für viele Anwendungen in der Mikroelektronik als ideal erscheinen: den elektrischen Strom transportieren die Röhrchen nahezu ohne Reibung ?ballistisch? auf ihrer Oberfläche und ertragen so 1000mal mehr als ein Kupferdraht. Hinzu kommt, dass sie sowohl leitend als auch halbleitend ausgeprägt sein können. Infineon gehört zu den Vorreitern bei der Entwicklung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen und hat als erstes Halbleiterunternehmen gezeigt, wie die Röhrchen an genau definierten Stellen gezüchtet werden und wie Transistoren zum Schalten von größeren Strömen aufgebaut sein können.

Der jetzt vorgestellte Nanotube-Transistor kann bei einer Versorgungsspannung von nur 0,4 V (normal sind heute 0,7 V) Ströme von über 15 ?A liefern. Dabei wurde eine Stromdichte beobachtet, die etwa 10fach über dem des heutigen Standard-Werkstoffes Silizium liegt. Ausgehend von ihren Messergebnissen sind die Infineon-Forscher zuversichtlich, Transistoren mit der bisher gewohnten Rate weiter verkleinern zu können. Selbst die von Fachleuten für das Jahr 2018 erwartete niedrige Versorgungsspannung von nur 0,35 Volt könnte realisiert werden, wenn Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Werkstoff eingesetzt würde.

Die Forschungsarbeiten werden vom BMBF gefördert.
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Nano-Nasen für die Notfallmedizin
22. November 2004, Quelle: wissenschaft.de

Wenn Kohlenstoffnanoröhren in einen für Kohlenstoffdioxid empfindlichen Kunststoff eingebettet werden, verändert sich deren elektrische Leitfähigkeit selbst bei kleinen Änderungen der Gaskonzentration. Eine amerikanische Firma will schon bald einen auf diesem Konzept beruhenden Sensor für den Einsatz in der Unfallmedizin auf den Markt bringen. Die Pilotstudie wird in einer der nächsten Ausgaben des Fachmagazins Advanced Materials veröffentlicht werden.


Der Direktor des Fraunhofer-Instituts für Systemtechnik und Innovationsforschung, Frieder Meyer-Krahmer, soll neuer Staatssekretär im Bundesforschungsministerium werden. Dies bestätigte am Donnerstag eine Sprecherin auf Anfrage. Der 55-Jährige löst Wolf-Dieter Dudenhausen ab, der Anfang des Jahres aus Altersgründen in den Ruhestand geht. Das Fraunhofer-Institut in Karlsruhe berät seit längerem Bundesregierung und Bundestag in Innovationsfragen. ...mehr
Uni Bielefeld erhält für Sonderforschungsbereich weitere 5,5 Mio Euro für exzellente Forschung


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Nanopartikel im Einsatz gegen Korrosion
18. November 2004, Quelle: TU Clausthal

Um Leichtbauwerkstoffe in sicherheitskritischen Bereichen z. B. der Medizin oder Automobilindustrie, die mit aggressiven Reinigungsmitteln oder Salz zu kämpfen haben, vor dem korrosiven Angriff zu schützen, werden Aluminiumlegierungen oft eloxiert. Das mindert die Schwingfestigkeit erheblich - das Potential der Leichtbauwerkstoffe wird verschenkt. Drei Institute der TU Clausthal schlossen sich zu der Lösung dieses werkstoffkundlichen Problems bei Aluminiumlegierungen zusammen. Gefördert wird das Vorhaben von der Stiftung Industrieforschung mit der Unterstützung einiger Industriepartner. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer verbesserten Beschichtung, die Nanopartikel enthält. Ein Kolloquium am 27. Oktober an der TU Clausthal zog eine Zwischenbilanz nach dem ersten Jahr Forschung.

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Aufbruch in eine neue Dimension mit Infrarot-Licht
16. November 2004, Quelle: kompetenznetze.de

Forscher der Nano-Photonics Group um Dr. Rainer Hillenbrand haben eine neue infrarot-optische Untersuchungsmethode entwickelt, die auf Kristallgitter-Schwingungen (Phononen) beruht. Mit Hilfe von Infrarotlicht wird in Verbindung mit der Abtastspitze eines Rasterkraftmikroskops ein optisches Nahfeld erzeugt, welches das zu analysierende Kristallgitter lokal zu Schwingungen anregt. Aufgrund der dabei auftretenden Phonon-Photon-Wechselwirkungen können Strukturen im Bereich von wenigen 10 Nanometern aufgelöst. Mit dem selben Verfahren demonstrierte die Nachwuchsforschergruppe erstmalig die Möglichkeit von infrarot-optischer Datenspeicherung mit Speicherdichten jenseits der von DVDs. Das Potential der Phonon-Photonik ist aber noch weit größer: Nanostrukturierte Kristalle könnten als winzig kleine Infrarot-Sensoren benutzt werden oder als Wellenleiter und Schaltelemente in zukünftigen infrarot-optischen Supercomputern dienen.

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Dieses Posting müsste eigentlich als erstes ganz oben stehen:

http://www.nanotruck.net/frameset_download.htm

Weiterführende Links

Hier finden Sie umfangreiche Linklisten zu verschiedenen Aspekten der Nanotechnologie:
http://www.nanotruck.net/screen/leer.gif http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil.gif Allgemeine Informationen zum Jahr der Technik
http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil.gif Einstieg in das Thema Nanotechnologie
http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil.gif Internetlinks
http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil.gif Organisationen und Verbände
http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil.gif Europäische Forschungen
http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil.gif Messen
http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil.gif Kompetenzzentren und Netzwerke
http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil.gif Wissenschaftliche Links


Allgemeine Informationen zum Jahr der Technik
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif 2004 Jahr der Technik - ?Zukunft made in Germany?
Informationsseite über das gemeinsame Projekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und der Initiative Wissenschaft im Dialog (WiD).

http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil_top.gif

Einstieg in das Thema Nanotechnologie
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif Fernsehbeiträge ?Quarks & Co.?

Die modernen Alchemisten - Nanotechnologen und ihre Visionen.
Im Archiv sind die Sendungen der letzen Jahre hinterlegt. Das Motto hier: für jeden verständlich.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif Fernsehbeiträge 3sat ?nano?

Die Sendungen der letzten Jahre zum Thema Nanotechnologie sind hinterlegt. Gut für die Grundlagen.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif Nanoreisen - Abenteuer hinterm Komma

Eine ungewöhnliche Expedition in die Welten des Mikro- und Nanokosmos. Die umfangreiche interaktive Erlebnisreise wurde im Auftrag der VDI-Technologiezentrum GmbH und des BMBF realisiert und gibt auf unterhaltsame Weise einen Überblick über den Aufbau unserer Welt.

http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil_top.gif

Internetlinks
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif
www.nano-in-germany.com

Der virtuelle Unternehmensatlas "Nano in Germany" der VDI Technologiezentrum GmbH listet alle deutschen Nanotechnologie-Firmen nach Anwendungsbranchen auf und stellt sie in detaillierten Portraits vor. Weiterhin erlaubt die Seite die Suche nach Firmennamen, Adressdaten oder Geschäftsfeldern.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif NanoNet

Die deutsche Seite zur Nanotechnologie.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif NanoBiotechnologie

Portal zur Nanobiotechnologie.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif

nanoforum.org
European Gateway to Nanotechnology (engl.)
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif http://nano.ivcon.org/index.php
aktuelle Seite, die neueste Entwicklungen im Bereich der Nanotechnologie veröffentlicht. Hier kann auch ein Newsletter zum Thema angefordert werden.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif http://nano-invests.de
das Finanzportal der Nanotechnologie
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanoclub.rwth-aachen.de
Der NanoClub ist eine Kompetenz- und Kooperationsplattform zur Vernetzungder interdisziplinären Forschungsaktivitäten an der Rheinisch-WestfälischenTechnischen Haochschule (RWTH) auf dem Gebiet der Nanowissenschaften und Nanotechnologie.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanoapex.com
Englische Seite mit aktuellen News aus der US-amerikanischen Wissenschaft und Wirtschaft.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.hkc22.com
Nano-Investor-Guide 2015 mit Informationen zu rund 2000 Unternehmen und Organisationen der Nanotechnologie weltweit.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanotech-now.com
Basisinformationen und News zur Nanotechnologie - englisch.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanoscout.de
Portal für die Nanotech Community.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.botanik.uni-bonn.de/system/lotus/de/lotus_effect_multimedia.html
Ansprechende Website, in der beispielsweise der Lotus-Effekt anschaulich erklart wird.

http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil_top.gif

Organisationen und Verbände
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif BMBF
Das BMBF fördert insbesondere zukunftsorientierte Verbundprojekte der industriellen Forschung und der vorwettbewerblichen Entwicklung, die durch ein hohes Risiko gekennzeichnet sind und ein multidisziplinäres Vorgehen erfordern. Die Nanotechnologie ist ein interdisziplinärer Technologieansatz, der die Natur- und Ingenieurwissenschaften umfasst.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif VDI Technologiezentrum
Das VDI-Technologiezentrum ist eine Einrichtung des Vereins Deutscher Ingenieure.

Die Aktivitäten des VDI-Technologiezentrums zielen darauf ab, die technologische Leistungsfähigkeit und Kompetenz von Wirtschaft und Forschung zu stärken und bei der Suche, Analyse und Bewertung von Technologien zur Lösung ökologischer, ökonomischer und sozialer Probleme in Verantwortung gegenüber der Gesellschaft mitzuwirken.

Das VDI-Technologiezentrum versteht sich als Promotor von Forschung, Entwicklung und Innovation und wirkt bei der Abstimmung von Inhalten und Vorgehensweisen als Moderator von fachübergreifenden gemeinsamen Anstrengungen von Wissenschaft und Wirtschaft.

Seit 1973 ist das VDI-Technologiezentrum im Auftrag und mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und anderer öffentlicher Auftraggeber tätig.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.innovationsanalysen.de
Seiten des Projektträgers und Technikanalyse (ITA) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)

http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil_top.gif

Europäische Forschungen
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif EU-Forschungsschwerpunkt Nanotechnologie
Seite der europäischen Kommission zu Nanotechnologie (Englisch)

http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil_top.gif

Messen
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanoworld.de
Fachmesse NanoWorld auf der HANNOVER MESSE
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanofair.ch
Fachmesse/Kongress NanoFair (Schweiz), 2004

http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil_top.gif

Kompetenzzentren und Netzwerke
Seit 1998 werden durch das BMBF sieben so genannte Kompetenzzentren unterstützt, die eine bestmögliche Umsetzung von nanotechnologischem Wissen in Produkte, Produktionsverfahren und Dienstleistungen zum Ziel haben. Ihre Arbeitsgebiete liegen in folgenden Bereichen:

http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanoclub.de
Erzeugung und Einsatz lateraler Nanostrukturen
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanop.de
NanOp-Anwendungen von Nanostrukturen in der Optoelektronik
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanotechnology.de
Ultradünne funktionale Schichten
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.cc-nanochem.de
Nanotechnologie: Funktionalität durch Chemie
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.upob.de
Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.nanoscience.de
Nano-Analytik
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif Nanomaterialien
NanoMat ist ein überregionales Netzwerk für Materialien der Nanotechnologie. Universitäten mit natur- und ingenieurwissenschaftlichen Fachgebieten, ein Max-Planck-Institut, nationale und internationale Forschungsinstitute und -zentren sowie vier große Unternehmen koordinieren ihre Forschungsprojekte.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif Kompetenznetz Nanobiotechnologie
NanoBioNet ist ein leistungsfähiges Netzwerk aus Hochschulen, Forschungsinstituten, Kliniken, Unternehmen. Die Nanobiotechnologie schlägt die Brücke zwischen der unbelebten und belebten Natur und zielt darauf ab, biologische Funktionseinheiten in grundlegender Hinsicht zu verstehen sowie funktionale Bausteine im nanoskaligen Maßstab unter Einbeziehung technischer Materialien, Schnittstellen und Grenzflächen kontrolliert zu erzeugen.

http://www.nanotruck.net/screen/site/Pfeil_top.gif

Wissenschaftliche Links
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif Institut für Nanotechnologie
Verschiedene Arbeitsgruppen aus Chemie, Physik und Materialforschung arbeiten hier zusammen. Die Herausforderungen der Nanotechnologie werden in enger Zusammenarbeit von Wissenschaftlern dieser Disziplinen sowohl von experimenteller als auch theoretischer Seite angegangen. Forschungsschwerpunkte: Molekulare Elektronik, Nanostrukturierte Materialien, Struktur-Eigenschafts-Korrelationen in nanoskaligen Systemen
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif Centre for Funcional Nanostructures (CFN)
Der CFN (Centre for Functional Nanostructures) wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), das Land Baden-Württemberg und die Universität Karlsruhe (TH) im Juli 2001 an der Universität Karlsruhe (TH) eingerichtet. Zahlreiche Gruppen sind mit ca. 200 Wissenschaftlern beteiligt. Das CFN umfasst vier Forschungsgebiete: Nano-Photonik, Nano-Elektronik, Molekulare Nanostrukturen und Nanostrukturierte Materialien.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.optischetechnologien.de
Optische Technologien sind allumfassende und für die Industriegesellschaft notwendige Schrittmachertechnologien. Die Seite bietet Informationen zum Thema sowie zum Förderprogramm des BMBF.
http://www.nanotruck.net/screen/site/Punkt.gif www.pro-physik.de
Das Physikportal mit aktuellen News und einem kostenlosen Newsletter.

[tschmil]

2.12.2004 - komm.passion group

Risiko oder Chance? Nanotechnologie am Scheideweg / komm.passion Studie: Deutsche wissen wenig und sind unentschlossen

Düsseldorf - Die Deutschen wissen wenig über Nanotechnologie und sind in ihrer Risikowahrnehmung unentschlossen. Dies ist das Ergebnis einer Repräsentativumfrage, die jetzt im Auftrag der
komm.passion group, einer führenden deutschen Kommunikationsagentur, durchgeführt wurde.

Die Kommunikationsberater erwarten, dass nach dem Auftauchen erster Nano-Produkte jetzt mit einer intensiveren Risikodiskussion zu rechnen ist. "Die Weichen dafür, ob Nanotechnologie ein Hoffnungsträger bleibt oder das Schicksal von Kernkraft und Gentechnik erleidet, werden jetzt gestellt", betont Prof. Dr. Joachim
Klewes, Chef von komm.passion.

74 Prozent der Deutschen fühlen sich über Nanotechnologie schlecht informiert - viel mehr als bei Gentechnik oder Kernenergie. Bei der Risikowahrnehmung sind viele unentschlossen: Nur jeder Zehnte hält Nanotechnik für riskant, ein Drittel betrachtet sie weder als Risiko
noch als Chance.

Zunehmend kritische Stimmen zu Nano-Technologie

International nehmen die kritischen Stimmen zu: Die britische Royal Academy of Science and Engineering äußerte sich zu den Risiken der neuen Technologie unlängst sehr skeptisch. Auch Versicherer sind eher zurückhaltend als euphorisch. In der Bevölkerung dagegen wird Nanotechnologie heute vor allem von Technikenthusiasten wahrgenommen. Die komm.passion-Studie zeigt, dass gut informierte Befragte auch zu einer positiven Einschätzung der Technik neigen.

Im Lichte der Gentechnik-Diskussion warnt Klewes vor Optimismus: "Wir wissen, ein hoher Informationsstand führt nicht automatisch zu einem positiven Urteil - das hängt viel mehr vom Verlauf der öffentlichen Kontroverse ab." Deshalb befinde sich die Nanotechnologie heute am Scheideweg der öffentlichen Diskussion. "Wie jede unsichtbare Technologie birgt auch die Nano-Welt ein hohes
Kommunikationsrisiko. Nur wenn Unternehmen, Staat und Wissenschaft die Technik künftig mit mehr Kommunikation begleiten, wird die Grundhaltung der Bevölkerung positiv bleiben."

Weitere Informationen:
http://www.komm-passion.de/data/Pressemitteilung.pdf
http://www.komm-passion.de/data/Studienzusammenfassung.pdf
http://www.komm-passion.de/data/Hintergrundinfos.pdf
http://www.komm-passion.de/data/links_und_Adressen.pdf
http://www.komm-passion.de/data/Grafik_Druckvorlage.pdf
http://www.komm-passion.de/data/Foto_Nano.jpg

[JoeUp]

11.12.2004 15:12

Arbeitsgemeinschaft Polymerelektronik gegründet

In Frankfurt wurde in dieser Woche die "Organic Electronics Association" (OEA) im Investitionsgüterverband VDMA gegründet. Die Arbeitsgemeinschaft hat sich zum Ziel gesetzt, eine wettbewerbsfähig Infrastruktur für die Produktion organischer Elektronik in Deutschland und Europa aufzubauen.

Elektronikkomponenten aus Kunststoff lassen sich kostengünstig fertigen, sie zeichnen sich durch ein geringes Gewicht, eine niedrige Leistungsaufnahme und durch ihre Flexibilität aus. Eingesetzt werden sie beispielsweise in RFID-Tags und biegsamen Solarzellen, in Spielzeug oder stromsparenden Displays für Mobilgeräte. Das Marktpotenzial für Polymerelektronik umfasst laut VDMA mehrere Milliarden Euro, weltweit werden derzeit die Produktionsstraßen ausgebaut. Weil Deutschland und Europa in Sachen Know-how bei der organischen Elektronik international führend seien, empfehle sich der Standort Europa auch für die Massenproduktion. Die OAE will deshalb Materialhersteller, Anlagenbauer, Produzenten, Anwender und Forschungsinstitute zusammenbringen, um den Informationsaustausch zu fördern. Die Gründung der OEA sei ein wichtiger Schritt, um dieser Zukunftstechnologie zum Durchbruch zu verhelfen, so der Vorsitzende der OEA, Wolfgang Mildner.

Ähnliches hatten sich Industrievertreter vor einigen Jahren für die Flüssigkristalltechnik erhofft. Schließlich stammt ein nicht unbeträchtlicher Teil der Grundlagenforschung im LCD-Bereich aus deutschen Instituten. Eine Zeit lang wurde der Aufbau von Produktionsstätten für LC-Schirme in Deutschland auch staatlich gefördert. Der Versuch scheiterte jedoch, heute werden Flüssigkristallschirme fast ausschließlich in Asien gefertigt. Die Chancen für die Produktion organischer Elektronik in Europa stehen dennoch nicht schlecht. Einige der Player im internationalen Polymer-Geschäft wie Merck Chemicals, Covion oder Ormecon haben ihre Wurzeln in Deutschland, die Grundlagenforschung an den Fraunhofer- und Max-Planck-Instituten finden weltweit Beachtung. Zu den 37 Gründungsmitgliedern der OAE gehören auch große Zulieferer wie die Basler AG, Batteriehersteller Varta oder die Siemens AG. (uk/c`t)

[JoeUp]

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Leitendes Gummi durch Nanotechnologie
[27.12.2004 11:47]
Kann es ein Material geben, das Strom leitet wie Metall, sich aber dehnen lässt wie ein Gummiband?

Die Antwort auf diese Frage hat ein Forscherteam bei NanoSonic aus Blacksburg im US-Bundesstaat Virginia gefunden. Sein neues Material nennt sich "Metal Rubber" ("Gummimetall"). Es ist eine dünne, braune Substanz, die sich bis zu dreifach in die Länge ziehen lässt und dennoch Strom leitet wie ein Stück Stahl, berichtet Firmengründer Dr. Rick Claus.

Noch haben nur wenige große Unternehmen offiziell Pläne mit dem neuartigen Polymer bekannt gegeben; allerdings hat das be-kannte Forschungsinstitut SRI International vor, mit Metal Rubber zu experimentieren, um beispielsweise künstliche Muskeln oder Spiegel für die Astronomie zu konstruieren. Außerdem gab es Berichte, dass Lockheed Martin an Tragflächen arbeitet, bei denen das Material für eine größere Dehnbarkeit sorgen soll.

Metal Rubber könnte in vielen Produkten Einzug halten, vom Flugzeug bis zu medizinischen Geräten oder Heimelektronik. Man denke nur an flexible Leiterplatinen oder Displays, die Laptops oder Handys stoßresistent machen - oder künstliche Gliedmaßen, die so biegsam sind wie echte.

Neuartige Materialien wie Metal Rubber stehen zunehmend im Zentrum der Aufmerksamkeit, seitdem US-Präsident Bush im ver-gangenen Dezember insgesamt 3,7 Milliarden Dollar an Forschungsgeldern für die amerikanische Nanotechnik freigab.

NanoSonic will ein Stück von diesem Kuchen und verweist auf weitere Vorteile des neuen Materials. Neben seiner Leitfähigkeit und Flexibilität ist es wesentlich leichter als Metall (es wiegt nur ein Prozent eines vergleichbaren Stücks Stahl). Auch soll Metal Rubber nur ein Tausendstel des Preises eines normalen Metallleiters kosten, sobald die Massenproduktion einmal angelaufen ist.

Wie bei vielen großen Erfindungen entdeckten die NanoSonic-Forscher ihr Material durch einen Zufall: Es entstand, als sie eigent-lich für ein anderes Projekt der US-Luftwaffe arbeiteten. "Niemand würde einem Geld dafür geben, um so etwas wie Metal Rubber zu entwickeln", sagt Claus.

Seit seiner Gründung 1998 konzentriert sich NanoSonic auf die Arbeit an neuen Materialien, die sich auf molekularer Ebene selbst zusammenbauen. Dabei werden abwechselnd Moleküle mit positiver und mit negativer elektrischer Ladung auf ein Substrat wie Plastik oder Glas aufgebracht. So wird ein neues Material zusammengesetzt, das auf molekularer Ebene aus verschiedenen Substan-zen besteht.

Metal Rubber besteht aus einem Plastik-Polymer, dem Metall-Ionen beigemischt wurden. Hier kommt einer der "Nano-Vorteile", wie Claus sie nennt, zum Tragen: Nur ein Prozent Metall reichen aus, um das Material leitfähig zu machen - so kann es elastisch bleiben und man spart beim teuren Metallanteil.

Der molekulare Schichtungsprozess, den NanoSonic verwendet, wird auch als elektrostatischer Aufbau bezeichnet. Er dauert nor-malerweise mehrere Tage, um einen extrem dünnen Film zu produzieren, der vielleicht ein Tausendstel eines Haares dick ist. Metal Rubber ist deshalb einzigartig, weil das Material auch dicker ausfallen kann und so universeller einsetzbar ist anstatt nur für dünne Beschichtungen.

Details, wie man dabei vorgegangen ist, will NanoSonic nicht verraten. Man arbeite seit zwei Jahren an der Technik, bessere Poly-mere zu schaffen, sagt Jennifer Lalli, Direktorin für Nanostoffe bei dem Unternehmen, nur. Damit lasse sich nicht nur wesentlich dickeres Material erschaffen, sondern auch noch in wesentlich kürzerer Zeit als beim herkömmlichen Verfahren: Statt weniger Na-nometer über mehrere Tage schaffe man mehrere Millimeter pro Stunde.

Die aktuellste Variante des Werkstoffes entstand Mitte 2004, nachdem das Unternehmen mit zahlreichen Varianten experimentiert hatte, die Gold und Silber enthielten. Seither kann sich NanoSonic vor Anfragen seitens Wirtschaft und Wissenschaft kaum retten.

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So arbeitet NanoSonic außer mit Lockheed Martin auch mit verschiedenen US-Regierungsorganisationen zusammen. Forschungs-gelder kamen unter anderem von der DARPA, der NASA, der Ballistic Missile Defense Organization und der Air Force. Metal Rubber wurde auch einigen Fortune-500-Unternehmen vorgestellt, wobei die NanoSonic hier derzeit keine Namen nennt.

Neben möglichen Anwendungen in Luftfahrt oder Rüstung sieht Lalli für das Material auch Potenzial in biomedizinischen Geräten, künstlichen Muskeln und Displays. Claus denkt an tragbare elektronische Geräte, Prothesen, Spielzeug und vieles andere mehr, wo man ein flexibles Material als leitende Verbindung benötigt.

"Soweit ich weiß, handelt es sich bei Metall Rubber um das erste wirklich leitende dehnbare Plastik", sagt Dr. Roy Kornbluh, lei-tender Forschungsingenieur bei SRI, der an künstlichen Muskeln arbeitet. Er sieht in seinem Bereich zwei unmittelbare Anwen-dungsfelder für das neue Material: zum einen leitfähige Abdeckungen, die man für eine bestimmte Art künstlicher Muskeln braucht; zum anderen denkt er an den Bau großer Spiegel, die in der Raumfahrt eingesetzt werden. Da diese Spiegel so groß und leicht wie möglich sein müssen, wäre ein flexibles und gut reflektierendes Material wie Metal Rubber hier eine gute Alternative, sagt Kornbluh.

NanoSonic hat derzeit allerdings noch Probleme, das Material in großen Mengen herzustellen. "Die Herstellung kann schwierig sein", gibt Claus selbst zu. Das Unternehmen braucht immer noch anderthalb Tage, um eines der 12 mal 12 Zoll großen Stücke herzustellen, das es als Proben vorzeigt. NanoSonic will deshalb bald Risikokapital aufnehmen und vielleicht auch an die Börse gehen, um den Prozess mit frischem Geld zu beschleunigen. Claus sagt, dass erste Produkte mit Metal Rubber - seien es Spielzeuge oder medizinisches Gerät - bereits 2006 auf den Markt kommen könnten.

Allerdings sollte man sich nicht darauf verlassen, dass schon bald so etwas wie ein MP3-Player aus Metal Rubber zu kaufen sein wird. Matthew Nordan, Forschungs-Vizepräsident bei Lux Research, wundert sich zwar nicht, dass NanoSonic "Interesse bei den Lockheed Martins dieser Welt" geweckt habe. Erfahrungsgemäß dauere es wegen der Entwicklungskosten und der konservativen Herangehensweise vieler Großunternehmen aber zwischen 15 und 20 Jahren, bis ein neues Material sich in fertigen Produkten wie-derfinde.

"Es reicht nicht aus, sich mit großen Unternehmen zu treffen und ihnen Proben zur Verfügung zu stellen", sagt Nordan, "man muss Verträge schließen und Rechnungen schreiben können".

Von Karen Epper Hoffman; Übersetzung: Ben Schwan.

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Nachladen mit Nanotech

[26.01.2005 10:07]

Wenn Nanotechnologie Schlagzeilen macht, geht es für gewöhnlich um ihr Potenzial, Biowissenschaften oder Computertechnologie entscheidend voran zu bringen. Das US-Verteidigungsministerium hat ein weiteres mögliches Einsatzgebiet ausgemacht: Quasi "vor Energie strotzende Nanopulver" sollen dazu benutzt werden, um schlagkräftige und zugleich kompakte Bomben zu verwirklichen.

Mit der finanziellen Unterstützung der US-Regierung erkunden die Sandia National Laboratories[1], das Los Alamos National Laboratory[2] sowie das Lawrence Livermore National Laboratory[3] Wege, den Energiefluss innerhalb und zwischen Molekülen zu manipulieren. "Nanoenergetics", wie sich das Forschungsgebiet nennt, gestattet es, durchschlagende Waffen wie "cave-buster bombs", die sogar Höhlen "knacken", zu bauen. Ihre Detonationswucht soll diejenige konventioneller Bomben um ein Vielfaches übertreffen -- Daisy Cutter und MOAB ("Massive Ordnance Air-Blast Bomb" auch "Mother of all Bombs" genannt) eingeschlossen.

Mittlerweile können die Forscher über den Zusatz so genannter Super-Thermite die zerstörerische Kraft von Waffen deutlich steigern. Nach Steven Son, Projektleiter der Gruppe "Explosive Science and Technology" in Los Alamos, kombinieren diese Stoffe Nanopulver -- also ein extrem feines Pulver aus Metallen wie Aluminium --, das salopp auch "Nanometall" bzw. "Nanoaluminium" genannt wird, mit Metalloxiden, beispielsweise mit Eisenoxid.

"Der Vorteil von Nanometallen liegt darin, wie schnell man die Energie aus ihnen herausholt", sagt Son. Er erklärt, dass die chemischen Reaktionen mit Super-Thermiten schneller ablaufen und daher größere Energiemengen rascher freisetzen. "Super-Thermite können die (chemische) Reaktionszeit tausendfach verkürzen" -- was zu einer sehr rasch laufenden "Reaktionswelle" führt.

Son, der seit mehr als drei Jahren auf diesem Gebiet arbeitet, sagt, dass Wissenschaftler Aluminium-Nanopulver mit unterschiedlicher Partikelgröße maßschneidern können und so die Geschwindigkeit, mit der die Energie freigesetzt wird, variieren. Das eröffnet dem Material vielerlei Anwendungsmöglichkeiten, seien es Unterwasser-Sprengvorrichtungen, die Zünder für Feuerwaffen oder Raketentreibstoff.

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Nanoaluminium ist chemisch reaktionsfreudiger als herkömmliches Aluminiumpulver, so Douglas Carpenter, der leitende Wissenschaftler bei Quantumsphere, einem Unternehmen, das Nanometall herstellt. Im Verhältnis sitzen mehr Atome an der Oberfläche eines Partikels. "Beim normalen Pulver machen die Atome an der Oberfläche gerade ein Promille aus, während es bei Nanoaluminium 50 Prozent sind".

Carpenter sagt, dass das US-Militär "cave-buster"-Bomben auf der Basis von Nanoaluminium entwickelt hat; außerdem arbeite es an Flugkörpern und Torpedos, die sich so schnell bewegen, dass sie ihre Ziele treffen, bevor irgendwelche Ausweichmanöver unternommen werden können.

"Nanoaluminium ermöglicht bei Treibstoffen extreme Verbrennungsgeschwindigkeiten, die zehnmal höher sind als diejenigen existierender Treibstoffe", sagt Carpenter.

Darüber hinaus arbeitet das Militär auch an schneller tötenden Geschossen. 1997 startete das Enviromental Center der US-Army ein Programm, um Alternativen zum giftigen Blei zu entwickeln, das jährlich während Kämpfen oder beim Training hundertmillionenfach verschossen wird. Obwohl nach Carpenter Geschosse auf der Basis von Nanoaluminium bereits zum Feldversuch zugelassen werden könnten, lasse sich die US-Regierung dabei Zeit, sie einzuführen. "Die Regierung dazu zu bringen, ihre Tötungsmethoden zu ändern, ist schwierig", sagt er.

Weil Nanometalle eine höhere Energiedichte bei geringerem Verbrauch von Rohstoffen bereitstellen, würden die Gesamtkosten für diese Waffen sinken, so Kevin Walter, Vizepräsident der technischen Geschäftsentwicklung beim Nanometall-Hersteller Nanoscale Technologies. "Für sein Geld bekäme man dann ein bisschen mehr Krawumm", witzelt er.

Die Nanometalle können laut Walter mit einer Partikelgröße von gerade einmal acht Nanometer erzeugt werden, um dann für die Herstellung der Sprengstoffe mit anderen Chemikalien kombiniert zu werden. Diese könnten auch im zivilen Bereich Verwendung finden, etwa für pyrotechnische Zwecke oder als Sprengstoff im Bergbau.

Geht es nach Andy Oppenheimer, einem Waffenexperten beim Militär-Fachverlag Jane`s Information Group, ist es gut möglich, dass die Nanotechnologie die Waffentechnik komplett verändern wird. Nationen wie die USA und Russland, so seine Auskunft, würden "mini-nuke"-Bauelemente (Mini-Atombomben) entwickeln, die sich auf Nanotech stützen, um viel kleinere nukleare Zündkapseln zu konstruieren.

Nach Oppenheimer passen diese Geräte in eine Aktentasche und wären doch durchschlagkräftig genug, um ein Gebäude zu zerstören. Zwar würde für sie nukleares Material benötigt; wegen ihrer geringen Größe "verwischen sie aber die Grenze zu konventionellen Waffen", wie er sich ausdrückt.

Noch stecken solche Mini-Kernwaffen in der Forschungsphase. Vielleicht, so Oppenheimer, werden sie heimlich finanziert, da jede Form der nuklearen Proliferation, wegen der Möglichkeit, dass sie Terroristen in die Hände fällt, "politisch umstritten" sei.

Die Entwicklung viel kleinerer Atombomben bedeute für das Bestreben, die Bestände von Massenvernichtungswaffen zu limitieren, eine zusätzliche Herausforderung: "(Die Bomben) könnten alles hinwegfegen, was an Rüstungskontrolle aufgebaut worden ist", sagt Oppenheimer. "Alles wird gefährlicher."

Von John Gartner; Übersetzung: Veronika Winkler

[NOBODY_III]

China und die USA kooperieren in der Nano-Forschung
Monday, 07. Feb 2005, 09:48
China Radio International 2005-02-07



Hangzhou

China und die USA werden in Hangzhou, der Hauptstadt der ostchinesischen Provinz Zhejiang, gemeinsam ein Forschungsinstitut für Nano-Technologie errichten. Das Bauvorhaben wurde vor kurzem von einem Sachverständigenteam genehmigt.

Auf Grundlage eigener personeller Ressorucen und der bereits erzielten Ergebnisse in der Nano-Forschung der Universität Zhejiang hatte die Provinzregierung beschlossen, eine Zweigstelle des Forschungsinstituts für Nano-Technologie des US-Bundesstaates Kalifornien in Hangzhou zu errichten.

09:48 (il) - copyright EMFIS

[JoeUp]

Philip Morris Forschungspreis 20.01.2005

Von den Geheimnissen des Riechens bis zu Motoren aus Proteinen

Vier zukunftsweisende Forschungsprojekte mit dem Philip Morris Forschungspreis 2005 ausgezeichnet

Die Geheimnisse des Riechens, ultraschnelle Laserblitze, Motoren der Nanotechnik und die Hintergründe des weltweiten Terrorismus - das sind die Themen der vier herausragenden Forschungsprojekte, die in diesem Jahr mit dem renommierten Philip Morris Forschungspreis ausgezeichnet werden. Wie die Philip Morris Stiftung am Donnerstag in München mitteilte, hat die unabhängige Jury den mit insgesamt 100.000 Euro dotierten Preis an zwei Wissenschaftlerinnen und zwei Forscher aus Berlin, Bochum und Zürich verliehen.

Die Nase des Menschen galt bislang als das am schlechtesten erforschte und geheimnisvollste Sinnesorgan. Der Physiologe Prof. Hanns Hatt (57) von der Ruhr-Universität Bochum hat mit seinen Forschungsarbeiten den Wirkungen der Gerüche grundlegende Geheimnisse entlockt. So identifizierte er als Erster Riechrezeptoren beim Menschen - für die Entdeckung von Riechrezeptoren bei Ratten wurde 2004 der Medizin-Nobelpreis vergeben. Prof. Hatt entdeckte auch, dass wir selbst mit der Haut riechen können, und dass Riechen schon am Anfang des menschlichen Lebens eine entscheidende Rolle spielt: Die Spermien orientieren sich bei ihrem Weg zur Gebärmutter durch Riechen. Für seine Forschungsarbeiten erhält er den Philip Morris Forschungspreis 2005.

Die Schweizer Physikerin Prof. Ursula Keller (45) von der ETH Zürich erhält den Forschungspreis für eine neuartige Technik, die einfach und preiswert extrem schnelle Laserblitze erzeugt. Diese ultrakurzen Blitze von winzigen Sekundenbruchteilen (Femtosekunden) werden in der Forschung verwendet, um chemische Reaktionen detailliert zu analysieren und zu steuern. Unter anderem werden sie auch für Operationen an der Hornhaut des Auges genutzt. Mit der zuverlässigen und miniaturisierbaren Technik von Prof. Keller eröffnen sich weite technische Anwendungsgebiete für die extrem kurzen Laserblitze bis hin zur Computertechnik und zur Telekommunikation.

Die aus Tübingen stammende Biophysikerin Prof. Viola Vogel (45), die ebenfalls an der ETH Zürich forscht, erhält die Auszeichnung für die Entwicklung von Lasttransportern für die Nanotechnologie. Diese "NanoShuttles" nehmen einzelne Moleküle gezielt auf, bringen sie in winzigen Produktionsanlagen zu einem exakt bestimmten Ort und laden sie zur weiteren Verwendung ab. Als Antrieb dienen biologische Motorproteine. Diese unsichtbar kleinen Transporter bilden ein Kernelement für die Fabrikation und gezielte Veränderung von Materialien in der Nanotechnologie. Sie birgt enorme Zukunftsperspektiven für die wirtschaftliche Nutzung von intelligenten Werkstoffen und winzigen Maschinen.

Einen politischen Problembereich hat der Politikwissenschaftler Prof. Herfried Münkler (53) von der Humboldt-Universität Berlin erforscht, der im Wettbewerbsfeld "Mensch und Zukunftswandel" mit dem Philip Morris Forschungspreis 2005 ausgezeichnet wird: den Terrorismus. Nach seiner Analyse ersetzt der Terrorismus im 21. Jahrhundert weitgehend die Kriege als Mittel der politischen Gewalt. Den Aufmarsch von gegnerischen Armeen und Siege im herkömmlichen Sinne gibt es nicht mehr. Die Ursachen dafür sieht der Forscher in den zunehmenden Asymmetrien zwischen etablierten Staaten und Terroristen, etwa bezüglich der Waffen, der zahlenmäßigen Stärke oder der Kampfmethoden. Die Überlegungen Prof. Münklers fließen bereits in die Politikberatung und in die Terrorismusbekämpfung ein.

Der Philip Morris Forschungspreis gilt in Deutschland als eine der renommiertesten Auszeichnungen für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Er hat das Leitmotiv "Herausforderung Zukunft" und wird seit 1983 jährlich verliehen. Die Philip Morris Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, durch intensive Öffentlichkeitsarbeit Forscher und ihre Projekte einer breiten Öffentlichkeit bekannt zu machen. Damit will sie Berührungsängste zu Wissenschaft und Technik abbauen und herausragende Beispiele für Spitzenforschung ins Bewusstsein der Gesellschaft rücken. Mit der Philip Morris Stiftung verdeutlicht die Philip Morris GmbH ihr Engagement für die Gesellschaft und ihre Bereitschaft zum Dialog mit allen gesellschaftlichen Gruppen.


Weitere Informationen:

www.pmintl.com


quelle: innovations-report.de

[JoeUp]

FEBRUARY 14, 2005

COVER STORY

The Business Of Nanotech
There`s still plenty of hype, but nanotechnology is finally moving from the lab to the marketplace. Get ready for cars, chips, and golf balls made with new materials engineered down to the level of individual atoms


Pity the poor alchemists. They spent the Middle Ages in candle-lit laboratories, laboring to brew universal elixirs and to turn base metals into gold or silver. They failed utterly. By the dawn of the Scientific Revolution, researchers equipped with microscopes founded modern chemistry -- and dismissed alchemy as hocus-pocus.

But it turns out alchemists were just a few centuries ahead of schedule. Today, in sparkling labs equipped with powerful microscopes, scientists on three continents are promising dramatic new materials and medicines that would make alchemists proud. This work takes place in the realm of nanotechnology, industry`s tiniest stage. The standard unit of measurement, a nanometer, is a billionth of a meter -- barely the size of 10 hydrogen atoms in a row. In this universe entire dramas can unfold on the tip of a pin, and a sneeze packs the punch of a raging hurricane.

Why so small? Researchers have discovered that matter at this tiny scale often behaves very differently. While some of the science behind this phenomenon is still shrouded in mystery, the commercial potential of the infinitesimal is coming sharply into focus. Familiar materials -- from gold to carbon soot -- display startling and useful new properties. Some transmit light or electricity. Others become harder than diamonds or turn into potent chemical catalysts. What`s more, researchers find that a tiny dose of nanoparticles can transform the chemistry and nature of far bigger things, creating everything from fortified fenders to superefficient fuel cells. Engineers working at the nano scale have a brand-new tool kit that`s full of wonder and brimming with potential riches.

Now it`s time to start cashing in. Throughout 2005, companies large and small will be rushing more nano-based products from labs to the marketplace. Consumers will encounter nanotechnology in the form of nick-proof trims on Hummers, Wilson tennis racquets with extra pop, even golf balls designed to fly straight. Investors, meanwhile, will be faced with a slew of bold announcements. On Feb. 1, for example, computer giant Hewlett-Packard Co. (HPQ ) disclosed a breakthrough in nanotechnology that, within a decade, could carry computing beyond today`s silicon and transistors. "We are reinventing the computer at the molecular scale," says Stan Williams, an HP senior fellow and co-author of the report.

For now, nano is starting out modestly. The biggest markets for nanoparticles remain in familiar products, from the black rubber filler in tires, a $4 billion industry, to the silver used in traditional photography. Lux Research Inc., a New York nanotech market researcher, estimates that only $13 billion worth of manufactured goods will incorporate nanotechnologies this year. That`s little more than a rounding error in the global economy.

Feverish Activity
Yet new nano-based products that could have a far bigger impact are only a step or two away. Within the next two years, diagnostic machines with components built at the nano scale should allow doctors and nurses to carry pint-size laboratories in their briefcases, perhaps to test for HIV or count white blood cells on the spot. Nano sensors will scour airports and post offices for anthrax and sarin. Toward the end of the decade, scientists say, new computer memories composed of nanoparticles could conceivably pack the digital contents of the Library of Congress into a machine the size of a yo-yo. By that point, Lux predicts, nanotechnologies will have worked their way into a universe of products worth $292 billion (see table, "Nothing "Nano" about It").

How does nanotechnology conjure up such surprises? Nature provides examples of this molecular magic. Think of coal compressing, over millennia, into diamonds. The gems are made of the same carbon atoms. But they`ve been rejiggered over time into orderly crystal patterns linked by superstrong chemical bonds. Soft becomes hard, sooty blackness becomes glittering clarity.

These days scientists can pull off such transformations between coffee breaks. With atomic probes they manipulate molecules, one-upping Mother Nature. Delving into the nano realm gives them startling surprises right in the old periodic table of elements -- and they`re filing a flurry of patents to lay claim to these miraculous materials. "It`s a land grab," says Douglas Sharrott, a patent lawyer at Fitzpatrick, Cella, Harper & Scinto in New York.

The questions around nano are no longer whether it`s coming or if it`s real but just how big it will be. Some see nano simply as a new material revolution, akin to the dawn of plastics. Others herald a transition as dramatic as mankind`s advance from stone to metal tools. But those hazy predictions aside, the questions that are echoing from laboratories in Tokyo to the hectic offices of short-sellers on Wall Street are about money. Which nanotechnologies will create new fortunes, industries, and corporate champs?

Activity on the ground is feverish. Some 1,200 nano startups have emerged around the world, half of them in the U.S. Companies that long labored in dull-as-dishwater materials businesses are finding that they can create a stir by trumpeting their mastery over age-old particles, from specks of ceramic to soot. Brokerages such as Merrill Lynch & Co. (MER ) and Punk, Ziegle & Co. are scouring the markets for nano-focused companies and plunking them into nano indexes. Meanwhile, investors, torn between an alluring new market and the fear of a dot-com-like bubble, are struggling to get a grip on exactly what nano means for them.

Their confusion is understandable. Nano is not a single industry but a scale of engineering involving matter between 1 and 100 nanometers. Instead of one new phenomenon, like the Internet, nano offers new possibilities for thousands of materials that already exist. This means much of the early activity will likely take place at industrial giants. Already, 19 of the 30 companies in the Dow Jones industrial index have launched nano initiatives. Says Margaret Blohm, manager of General Electric`s (GE ) nanotechnology research and development program: "I lose sleep at night because expectations are so high."

How do these tiny molecules create big new products? Sometimes size alone is the key. Consider DuPont`s (DD ) new Voltron, a super-durable wire coating used in heavy-duty electric motors. If you looked at previous generations of such coatings through a powerful microscope, the chemical components would look loosely packed, with irregular spaces between the molecules. This structure leads the material to break down more easily. Voltron`s nanoscale particles fill in many of the voids, making a stronger insulator that lasts longer. In DuPont`s tests on electric motors, a coating of Voltron extended the time between failures by a factor of 10, to more than 1,000 hours. And since such motors consume an estimated 65% of U.S. electric power, lengthening their life and efficiency promises big energy savings. "This chemical combination can only be done with nanomaterials," says Krish Doraiswany, a senior planning manager for DuPont`s nanotech research effort.

Most of the early advances in nano will improve what we already have. Examples: lightweight army fatigues that resist chemical weapons and food packaging designed to keep last month`s lettuce green and crunchy. Later this year, duffers will be able to buy golf balls manufactured by NanoDynamics Inc. in Buffalo, N.Y., that are designed to prevent a shift in weight as they spin. This should create balls that fly straight down the fairway and even hold a steadier line on the putting green. "If demand for the balls takes off, this could become a major business for us," says NanoDynamics CEO Keith Blakely, who plans to sell the balls for a pricey $5 apiece.

Beyond straight putts and fresh produce, can nano live up to its potential to create entirely new industries and corporate titans? The answer depends on how the players, from regulators to entrepreneurs, handle a host of thorny challenges. Governments must devise smart regulations to control new materials and therapies. Companies face logistical conundrums, such as carrying out quality control on shipments of minuscule carbon nanotubes and silicon crystals -- the I-beams and sheet glass of this industrial revolution -- that are virtually invisible.

The nascent industry also must hammer out standards and enforcement practices that are sorely lacking. A 2004 study by Lux Research found that many of the 200 global suppliers of basic nanomaterials failed to deliver what they promised. "As a group they have a frighteningly poor track record," says Lux Vice-President Matthew Nordon. The upshot? Until the industry puts a qualified supply chain in place, only innovators working with world-class labs can count on reliable material. This limits access to nanotechnology and hurts its growth.

An even greater challenge for nano industries is to ensure that their new materials are safe in the human body and in the environment. Setbacks could sink nano companies and even lead to a global backlash among the same activists who are raging against genetically modified food. "I`m worried about an overreaction to both the hype and the fear," says Kristen Kulinowski, an executive director at Rice University`s Center for Biological & Environmental Nanotechnology.

Such concerns rattle the equity markets. As recently as last summer, about a dozen nanotech companies were positioning themselves for initial public offerings. But last year`s most widely anticipated IPO in the sector -- a $115 million offering for Nanosys Inc. in August -- was withdrawn at the last minute as investors cooled to a company rich in patents but still years from making a profit. Now the IPO market appears stalled, even for stars such as Nanofilm, a profitable Valley View (Ohio) manufacturer of optical films, and Konarka Technologies Inc., a Lowell (Mass.) leader in plastic solar panels.

Premature Marketing?
Doubts and confusion plague the market, where even the definition of nano is open to debate. When Merrill Lynch analysts released their Nano Index last April featuring 25 companies, critics howled that they were fueling hype -- and that a few of the pharmaceutical outfits on the list were included simply because they engaged in the common practice of making molecules. Merrill retooled the list, limiting it to companies that publicly stress a commitment to nano. Still, Manuel P. Asensio, president of Asensio & Co., a short-seller that is still betting against the stock of one nano index company -- NVE Corp. (NVEC ), a maker of electronic sensor instruments -- continues to grumble. "There is no market yet," he says. "Isn`t Merrill attempting to create a retail fervor?" Merrill`s Steven Milunovich, who directs its nanotech research, responds that the firm covers only three of the stocks on the index and compiles the list not to recommend investment vehicles but as a way to track the young industry. "It`s a 30-year trend, and we`re only at the beginning," he says.

In today`s cautious climate, investors are focusing less on dazzling visions and more on companies with real products, customers, and profits. The leading performer in Merrill`s index in 2004 was MTS Systems Corp. (MTSC ), a 39-year-old testing-equipment company whose tools are widely used in nano labs. Its stock rose 80%. Harris & Harris Group Inc. (TINY ), a venture-capital firm with heavy investments in nano, saw its stock rise 75% -- a sign that investors hold high hopes for the segment. But most businesses selling true nano products, from materials company Altair Nanotechnologies Inc. (ALTI ) to France`s Flamel Technologies (FLML ), a medical supplier, suffered market declines through 2004. And the Merrill index fell another 12% in January, 2005.

No doubt nano is in for its share of bumps, with flops sure to outnumber successes by a wide margin. Yet the technology of the tiny is on track to disrupt nearly everything in its path, including companies, industries, and universities. Why? At the atomic level the boundaries among biology, chemistry, physics, and electronics lose much of their meaning. The sciences start to merge. Many of the winners in nano will be those that can reach across old boundaries and create novel hybrids. Israeli biologists and electrical engineers, for example, have teamed up to attach dna to carbon nanotubes to create microscopic transistors. These assemble themselves in the lab following a biological blueprint. The result is an inanimate transistor -- but one that grows, like a tadpole or a toenail.

Funding Magnet
Companies that can bring such innovations to market stand to restructure entire industries. Korea`s Samsung Group plans to produce TV displays featuring the most prominent building blocks of the Nano Age -- carbon nanotubes -- by 2006. If successful, these screens could be lighter, cheaper, brighter, and more energy-efficient than today`s models. The technology would spread quickly from TVs to computer screens, even electronic billboards. GE is adding a new nano-focused wing to its R&D center in Niskayuna, N.Y. The company won`t disclose the size of its investment but says a 50-member team of researchers is looking to seed nano into everything from medical technology to lighting to high-performance turbines.

For entrepreneurs, nano spells funding. Venture capitalists have invested $1 billion in nano companies, nearly half of it in the past two years. Meanwhile, government funding is holding steady at $4.7 billion annually, nearly equally divided among Asia, Europe, and North America. The cash is pouring into university labs and new nano corridors from Albany to Shanghai and Fukuoka prefecture in Japan. "Any professor with his head screwed on has moved research programs into nano," says Greg Blonder, a partner at Morgenthaler Ventures.

Many of the early prospectors are focusing on health-care testing tools, which are far less regulated than medicines and therapies. LabNow Inc., an Austin (Tex.) startup, has its sights set on addressing the AIDS epidemic. Using minute channels and sensors, the company has devised a blood laboratory on a chip the size of a business card. The patient places a single drop of blood on the chip, which is then inserted into a small electronic reader. Within minutes, HIV/AIDS patients can get a count of their white blood cells -- a crucial metric for treatment. Currently that test takes weeks or months in poor regions of the world, where blood samples are trundled back and forth in slow trucks. Patients can die waiting for the results. LabNow`s technology has the potential to speed AIDS treatment in much of the world -- and let LabNow cash in on the $5 billion global market for point-of-care testing. In October, LabNow got $14 million in equity funding from a consortium led by George Soros. The company hopes to roll out its systems in South Africa by the end of 2005.

Red Flag
More dramatic breakthroughs are expected within two or three years as companies developing novel medical procedures begin to emerge from the regulatory maze. Already, nano-ized versions of existing drugs are causing a stir. Last month, American Pharmaceutical Partners Inc. shares surged 50% on news that the Food and Drug Administration had approved the marketing of Abraxane, a nanoscale protein-based drug for the treatment of metastatic breast cancer. The nano version is able to squeeze into places in the body that its existing macro counterpart cannot without intolerable side effects. Further out, researchers are working on customized treatments, such as nanoparticles built to match the unique genetic profile of a patient`s cancer cells -- and programmed to seek out and destroy them. Hundreds of these therapies are in the works. Most will fail. But if even a handful succeed, they could change medicine.

To achieve such triumphs, nano companies must squelch fears about the effects of the particles in the body. Worries grew last spring when researchers at Southern Methodist University reported brain damage in a large-mouth bass that had been swimming in an aquarium stoked with common carbon-based nanoparticles known as buckyballs. Although far from conclusive, such findings raise red flags worldwide -- and they extend far beyond the networked legions of activists. Last year, giant reinsurer Swiss Reinsurance Co. warned against a rush into nano, citing "the unforeseeable nature of the risks it entails and the recurrent and cumulative losses it could lead to."

One industry that should be able to tap nano`s potential without those risks is semiconductors. As the circuits and pathways on the chips grow tinier, manufacturers are running into problems. Electrons tunnel through flimsy walls that are only several atoms thick. The electricity coursing through the intricate maze generates searing heat, which is increasingly costly and hard to control. As the industry struggles to maintain Moore`s Law, which predicts the doubling of computing power every 18 months, costs are exploding. The price of a new semiconductor fabricating plant is projected to reach $10 billion by the end of the decade.

Nano innovators aren`t likely to replace the silicon chip anytime soon, but they could help ease the squeeze over the next decade. This process has already started with memory chips, the least complicated kind. Within two or three years, developers hope to make viable memory chips from spaghetti-shaped carbon nanotubes, each one only 1 nm wide. Further out, engineers are learning how to replace minuscule metal circuits and gateways on today`s chips with new nano-engineered materials. IBM researchers have built transistors with carbon nanotubes that promise "a huge leap in performance while cutting heat loss," says Phaedon Avouris, a researcher at Big Blue`s Nanometer Scale Science & Technology Labs.

Despite this progress, it`s a long hike to nanocomputing, not a sprint. HP researchers don`t expect their platinum circuits to debut until 2011 at the earliest. And it won`t be until much later in the next decade, say scientists, that nanotechnology may be able to provide a new architecture for faster computing in the post-Silicon era.

The future of nanotechnology? It may seem strange now, but within a decade or so the term is likely to vanish from syllabuses and portfolios and remain part of company names only as a vestige of the past. After all, nano denotes only size. Once work on that scale becomes routine, that buzzword will fade. But the physical world -- medicines, metals, and even the roles the elements play -- will be utterly changed by this revolution, all brought about by bits far too small for the eye to see.


By Stephen Baker and Adam Aston


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[JoeUp]

"Im Jahre 2030 leben wir alle in digitalen Blasen"
Zukunftsforschung: Futurologe Ian Pearson über digitale Techniken und Konvergenzen, die unsere Wahrnehmungen verändern werden

VDI nachrichten, Ipswitch/England, 21. 1. 05 -Wir schreiben das Jahr 2030. Alle IT-Entwicklungen, die wir bisher erlebt haben, und alle biotechnischen Fortschritte bei der genetischen Veränderung und beim Klonen werden sich recht unscheinbar ausnehmen im Vergleich zu den Resultaten der NBIC-Konvergenz - dem Zusammenwachsen von Nanotechnologie, Biotechnologie, Informationstechnologie und Kognition (NBIC = Nano - Bio - Info - Cogno). Ian Pearson, Zukunftsforscher bei British Telecom, wagt den Ausblick.

Aufregende Zeiten liegen vor uns, und, wie die Royal Society kürzlich in ihrem Bericht zur Nanotechnologie warnte, wir müssen diesen Weg sehr vorsichtig gehen.

Lassen Sie uns die vier NBIC-Konvergenzgebiete Nanotechnologie, Biotechnologie, Informationstechnologie und Kognition einmal separat betrachten. Die Nanotechnologie gibt uns branchenübergreifende Möglichkeiten zur routinemäßigen Bearbeitung von Stoffen bis zu Auflösungen von unter 100 nm (100 Nanometer sind ein Zehntausendstel 1 Millimeters). In der IT führt dies zu besseren elektronischen Schaltungen, Batterien, Displays, Brennstoffzellen und Sensoren und vielen anderen Entwicklungen in anderen Gebieten.

Entwicklungen in der Biotechnologie ermöglichen die routinemäßige Bearbeitung biologischer Stoffe, bessere Medikamente, Heilmittel für schwere Krankheiten, die Verlängerung des Lebens und die synthetische Herstellung verschiedener Materialien mithilfe von biologischen Prozessen.

Die Informationstechnologie bringt uns schnellere Computer, bessere Speicher- und Kommunikationsgeräte, künstliche Intelligenz und einfache Schnittstellen, die überall und problemlos verfügbar sind, so dass alle Bereiche unseres Lebens auf die verschiedenste Weise und zu geringen Kosten durch neue Software und Hardware bereichert werden.

Und schließlich wird die kognitive Wissenschaft und später die kognitive Technologie uns eine bessere Vorstellung davon vermitteln, wie unser Nervensystem und unser Bewusstsein funktioniert und uns letztlich Möglichkeiten zur Beeinflussung und Erweiterung des Gehirns oder sogar zur Schaffung synthetischer Gehirne bieten.

Die Konvergenz wird diese Trends beschleunigen und verstärken und weitere Trends generieren ? man denke nur einmal daran, was die Konvergenz von Computertechnik und Kommunikationstechnik alles bewirkte. Die Konvergenz von IT und Biotechnologie wird es uns ermöglichen, Elektronik mit dem menschlichen Körper zu verbinden.

Nimmt man nun noch die kognitive Technologie und die Nanotechnologie hinzu, so werden wir Gefühle aufzeichnen und wiedergeben können und letztlich Zusätze zum menschlichen Gehirn herstellen, um unser Gedächtnis oder unsere Intelligenz zu verbessern. Wir werden vollständig sensorische Computerspiele und Kommunikationsumgebungen haben, bei denen sich virtuelle Objekte genauso wie reale anfühlen werden. Wir könnten einen Händedruck aufzeichnen und ihn wieder abspielen, um ein Geschäft mit jemandem auf einem anderen Kontinent per Handschlag zu besiegeln. Wir könnten auch Küsse und Zärtlichkeiten aufzeichnen ? sogar ein Orgasmus per Instant Messaging ist denkbar.

Dank dieser Konvergenz können wir dann auch ?denkende? Maschinen herstellen, ebenfalls noch innerhalb unseres Zeitrahmens bis 2030, deren Intelligenz wahrscheinlich die menschliche weit übertreffen wird. Wem dies zu weit hergeholt klingt, sei darauf hingewiesen, dass wir ? und viele andere Forscher in aller Welt ? heute bereits an entsprechenden Konzeptstudien arbeiten. In jedem Fall wird ein Großteil der Innovation und der Entwicklung von anderen intelligenten Maschinen übernommen, so dass die Menschen dies gar nicht selbst können müssen.

Um interessante neue Technologien zu erleben, müssen wir jedoch gar nicht auf Maschinen mit übermenschlichen Fähigkeiten warten. Frühe Vorhersagen zu UMTS-Mobiltelefonen ließen uns erwarten, dass wir von Geschäften, an denen wir gerade vorbeigehen, mit Werbung und personalisierten Sonderangeboten bombardiert würden. Diese und viele andere Dienste können leicht missbraucht werden, entweder durch übel gesinnte Einzelpersonen, Spam-Versender oder Unternehmen mit aufdringlichen oder störenden Marketing-Praktiken.

Zwischen dem Nutzer und dem Rest der Welt ist daher eine dicke Schicht von Filtertechnologie erforderlich. Die meisten von uns würden die Filter so einstellen, dass eine solche unerwünschte Werbung ausgeschlossen wird. Da aber Marketinginformationen oder Sonderangebote manchmal auch nützlich sein können, müssen die Filter intelligent sein. Wir werden effektiv in halbdurchlässigen digitalen Blasen leben, die uns gegen unerwünschte Marketing-Botschaften oder unwillkommene Störungen abschirmen, aber geeignete Botschaften und Informationen durchlassen. Der Aufbau einer solchen Blase wird ein hohes Maß an Technologie zur Erstellung persönlicher Profile erfordern.

Entweder das System oder unsere persönlichen Geräte oder beide lernen uns und unsere Vorlieben nach und nach kennen. Erwünschte Dinge werden durchgelassen und alles Unerwünschte bleibt draußen. Dies wird davon abhängen, wo wir uns befinden, was wir tun, mit wem wir zusammen sind sowie von anderen Kontextparametern wie z.?B. auch, ob wir gerade arbeiten oder spielen. Die so genannten Context Engines sind schon seit Jahren in der Entwicklung und werden noch weitere Jahre benötigen, bis sie wirklich nützlich sind. Jedoch wird es ohne diese smarten Schutzschilde fraglich sein, dass die Märkte ihr volles Potenzial ausschöpfen.

Mit zunehmendem Reifegrad der Technologie werden unsere digitalen Blasen die Welt zu einem wesentlich interessanteren Ort machen. Wenn wir uns bewegen, werden unsere digitalen Blasen mit der smarten Umgebung interagieren. Sensoren, Kommunikations-, Speicher- und Verarbeitungseinrichtungen werden allgegenwärtig sein. Dies bezeichnet man als ?pervasive ICT?, wobei sich der Begriff pervasiv nicht nur auf die physische Allgegenwart bezieht, sondern auch auf den Umstand, dass die Technologie in alle Bereiche unseres Lebens vordringt.

Diese digitale Luft hält prinzipiell die Informationen (und Algorithmen) bereit und wartet darauf, dass wir einen bestimmten Luftraum durchqueren, bevor wir auf diese Informationen zugreifen können. Durch Messaging-Technologie können sich die Websites von Einzelpersonen oder Unternehmen bis in diese physische Umgebung hinein erstrecken und Inhalte per Wireless-LAN oder Mobilnetz an die gerade vorbeigehenden Personen übermitteln, wodurch das Web ein lokales geografisches Overlay erhält. Dies könnte man mit dem Begriff ?Street Cyber-

space? charakterisieren.

Innerhalb unserer digitalen Blasen werden virtuelle Umgebungen bald zu einem regulären Bestandteil unseres Alltags werden. Es wird Positioniersysteme geben, die in städtischen Umgebungen und im Haus auf wenige Millimeter genau arbeiten. Wir werden Head-up-Displays verwenden, anfangs vielleicht zum Betrachten von Videos während einer Zugfahrt, später zunehmend zur Abbildung computergenerierter Daten auf die uns umgebende Welt. Dies bezeichnet man als ?Augmented Reality?.

Wir können uns schlicht Daten anzeigen lassen, beispielsweise in Form von Navigationsinformationen, E-Mails etc., aber wir könnten auch die Bilder, die wir sehen, verändern. Gebäude werden eine duale Architektur haben: ein konventionelles physisches Erscheinungsbild und ein attraktives, dynamisches multimediales Erscheinungsbild, so dass die Straßen für uns immer so aussehen, wie wir das wünschen. In der ferneren Zukunft könnte sich die Videobrille zu aktiven Kontaktlinsen weiterentwickeln, die mit direkter Netzhautprojektion ein komplettes 3-D-Rundumbild mit unbegrenzter Auflösung erzeugen.

Wir werden beginnen, Informationen über die Menschen in unserer Nähe zu sehen und vielleicht sogar auch das Äußere dieser Personen verändern. Wir können Informationen über die Persönlichkeit eines anderen Menschen, seine Hobbys, sexuellen Vorlieben und seine Verfügbarkeit sichtbar machen, und natürlich werden wir nur solche Informationen erhalten, die von der digitalen Blase des anderen preisgegeben werden. Die an uns vorbeigehenden Personen tragen möglicherweise Ausweise, die solche Informationen übermitteln und damit quasi als persönliche Website-Sender arbeiten. Neue Arten von Messaging-Diensten werden diese Geräte ergänzen und uns die Übermittlung von Nachrichten an Menschen in unserer Nähe ermöglichen, gegliedert nach Richtung, Persönlichkeit oder Zugehörigkeit zu einer bestimmten Berufsgruppe oder Interessengemeinschaft.

Da diese Umgebungen digital sind, können wir auswählen, wie wir andere Menschen sehen wollen bzw. diese können bestimmen, wie sie wahrgenommen werden wollen. Hier kommt es offensichtlich zu einem Kampf um die Kontrolle: darum, wer das Recht hat zu bestimmen, was jemand sieht, wenn er eine andere Person ansieht. Die Entscheidung hierüber müsste auch nicht immer bei diesen beiden Personen selbst liegen, sondern vielleicht bei einem Dritten, z.?B. bei einem Unternehmen oder der Regierung. Bei einem Einstellungsgespräch könnten wir veranlasst werden, alle Bewerber gleich zu sehen, so dass wir keine Vorauswahl aufgrund der Attraktivität oder des Alters treffen. Die Regierung könnte darauf bestehen, dass unsere Hautfarbe in manchen Situationen verborgen bleibt, um möglichen rassistischen Handlungen vorzubeugen. Wenn es keine Kontrollen gibt, könnten wir die hässlichen Menschen aus unserem Blickfeld entfernen und sie durch attraktivere Menschen ersetzen ? die Kollegen erscheinen dann als Traumfrauen und -männer! Die Menschen könnten mit einer Art digitalem Badezimmerspiegel ihr eigenes Aussehen für virtuelle Welten bestimmen. Für manche unserer zukünftigen Beziehungen könnte das bedeuten, dass wir niemals die tatsächliche Person von Angesicht zu Angesicht kennen lernen werden, so dass die gesamte Beziehung auf einer virtuellen Verkörperung und einem virtuellen Aussehen basiert. Oder wir könnten uns in einen Menschen wegen seiner Persönlichkeit verlieben und diesem mit unserer digitalen Verpackungskunst auch ein gefälliges Aussehen verleihen.

Vorstellbar wäre es auch, die aktiven Kontaktlinsen mit Hilfe von Gehirnströmen mit einfacher Mustererkennungstechnologie zu verknüpfen. Nachdem jemand eingeschlafen ist, sollte es möglich sein, festzustellen, wann seine Traumphase beginnt. Dann können Bilder und Klänge eingespielt werden, um die Träume in eine bestimmte Richtung zu lenken. Das computergestützte Träumen könnte eine Menge Spaß machen, mit der Vielseitigkeit von Computerspielen und dem Realismus eines Traumes. Dank verbesserter Gedankenerkennung kann der Träumer in die Lage versetzt werden, vollständig interaktiv zu träumen, und im Prinzip wäre es möglich, auf diese Weise seine Träume mit denen anderer Menschen zu verbinden. Vielleicht wissen wir bis 2030 auch, wie man Traumzustände auslöst, so dass das interaktive gemeinsame Träumen zu einer beliebten Freizeitbeschäftigung werden könnte.

Die Fähigkeit zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Empfindungen würde auch im Wachzustand hochgradig erweiterte virtuelle Umgebungen möglich machen. So wird es vorstellbar, ein Geschäft per Handschlag über den Ozean abzuschließen oder einen Kuss oder eine Zärtlichkeit aufzuzeichnen ? bis hin zum Orgasmus per E-Mail.

Die Nanotechnologie leistet bereits einen Beitrag zur Kosmetik und wir können in absehbarer Zeit smarte Kosmetika erwarten, deren Partikel sich an einem elektrischen Feld ausrichten. Durch Bedrucken der Haut mit einer ?aktiven Hautstruktur? ließe sich

Make-up elektronisch steuern. Eine Frau könnte dann in einem digitalen Badezimmerspiegel den gewünschten Look auswählen, das Make-up auftragen, einen Knopf drücken und zusehen, wie das Make-up im Handumdrehen das gleiche Aussehen wie das Spiegelbild annimmt. Im Laufe des Tages kann das Make-up sich dann verändern, abhängig davon, wo die Frau sich aufhält, mit wem sie zusammen ist und um was für ein Treffen es sich handelt. Auch Bestandteile von smarten Parfüms ließen sich gezielt freisetzen.

Die größte Auswirkung der NBIC-Konvergenz werden jedoch intelligente Maschinen sein; diese werden mit dem menschlichen Gehirn verbunden sein, wenngleich wir bis 2030 nur die Anfänge dieser Konvergenz von Mensch und Maschine erleben werden. Es wäre auch sehr gefährlich, unabhängige Maschinen mit übermenschlichen Fähigkeiten zu erschaffen, wenn die Menschen nicht direkt ähnliche Intelligenzgrade durch Erweiterung des Gehirns erreichen können. Ohne solche Vorsichtsmaßnahmen läge das Überleben der Menschheit im Ermessen der Maschine. Durch Fortschritte in der Computertechnik werden wir die Anwendung extrem einfacher Architekturen erleben, die grundlegende physikalische, analoge und nichtlineare Effekte wesentlich besser nutzen, um die Aufgaben der heutigen umständlichen und sperrigen Softwareprodukte zu übernehmen. Betriebssysteme werden auf ihren Kern reduziert und werden vor allem aus Gründen der Sicherheit hauptsächlich Hardware- oder Rom-basiert sein. Wir werden eine massive Wiederauferstehung der analogen Verarbeitungsverfahren erleben und die meisten Kommunikationsverbindungen zwischen Geräten werden optisch realisiert werden. Wenn zumindest einige davon Neuronen für die Verarbeitung und Speicherung nutzen, dann werden solche Architekturen durchaus in der Lage sein, Computer mit Gefühlen zu bilden. In gewissem Umfang können sogar Quantencomputer realisiert werden. 3-D-Architekturen werden Standard und viele Schaltkreise entstehen durch Selbstmontage und Selbstorganisation, sogar unter Einbeziehung von DNS oder speziell entwickelten Proteinen, die die ?Bauarbeiten? übernehmen. Innerhalb des Zeitrahmens bis 2030 werden wir wahrscheinlich Computer in Form von Gel gefüllten Behältern sehen, in denen sich schwebende Prozessorteilchen befinden, die optische Verbindungen im freien Raum zu Millionen von anderen Teilchen besitzen. In Verbindung mit stark verbesserten evolutionären Entwicklungstechniken wird es die Selbstorganisation ermöglichen, Intelligenz literweise herzustellen.

Wenn die Konvergenz dann wirklich einen hohen Reifegrad erreicht hat, erheblich unterstützt und beschleunigt durch intelligente Maschinen, werden wir die Fähigkeit entwickeln, Schaltungen mit DNS und anderen Proteinen zu entwickeln, die jede gewünschte elektronische Struktur bauen. Vorstellbar wäre ein intelligentes Bakterium, das ein elektronisches Neuron in seiner eigenen Zelle baut und dieses dann über die gesamte Lebensdauer mit Strom versorgt. Wer weiß, vielleicht ist der Computer im Jahre 2030 ein Pfirsichjoghurt, der auf einer Diskussion über ethische Fragen besteht, bevor er sich zum Frühstück essen lässt?!

IAN PEARSON

zu den Prognosen von Pearson aus dem Jahr 2001

http://www.vdi-nachrichten.com/vdi_nachrichten/aktuelle_ausg…

quelle: vdi-nachrichten

[JoeUp]

Nanotechnologie stabilisiert die Flugbahn
Flexible Schläger bringen höhere Geschwindigkeit

Der Schwung bleibt gleich, trotzdem liefert der Schlag mit dem R7 auf Wunsch eine andere Flugbahn und mehr Geschwindigkeit. Im Taylormade-Schläger (http://taylormadegolf.com ; ab 550 Euro) haben Techniker vier Anzugbolzen in den hinteren Teil des Club-Kopfes geschraubt, damit Spieler die Gewichtsverteilung regulieren können.

Hersteller setzen nicht nur für Schläger High-Tech ein, die mittlerweile aus einem Materialmix mit Titan, Kohlefaser und Graphit bestehen. Viele Innovationen stecken in den Bällen, deren Oberfläche Programmierer mit ausgefeilten Dimple-, also Dellenmustern versehen.

Die Firma Nanodynamics will Bälle mit Hilfe der Nanotechnologie entwickeln, die besondere Dichte und Elastizität aufweisen. Damit fliegt der Ball besser geradeaus und vermeidet die anschließenden Rechts- oder Linkskurven.

Andere Modelle bestehen aus vier Schichten und kosten zum Teil zehn Euro pro Stück. Damit Golf nicht noch teurer wird, hat Softwarespezialist Chris Savarese ein Gerät entwickelt, das Bälle über Radarortung in einem 30-Meter-Umkreis aufspürt. Dazu sitzt im Ball ein Mikrochip, der die Ortungswellen des Suchgeräts beantwortet.

Damit Spieler genau wissen, welche Löcher ihnen noch bevorstehen, gibt es bereits GPS-Ortungssysteme. Die Geräte zeigen eine detaillierte Karte der gesamten Anlage. Einen ähnlichen Service bietet die digitale Suunto-Golfuhr (http://www.suunto.com/suunto/main/index.jsp?plainHtml=true), die auch die aktuelle Entfernung zum Grün oder Pin anzeigt.

Selbst Caddies kommen kaum noch ohne High-Tech aus. Portugiesische Entwickler haben jetzt einen Wagen präsentiert, der bei 100 Watt Leistung mit Wasserstoff läuft. Bei anderen Modellen steuern Sensoren die Wagen. Es reicht eine Berührung des Griffs, und der Caddy bleibt immer hinter dem Spieler auf Kurs. tj

Quelle: wams.de vom 9.1.05

[JoeUp]

Deloitte präsentiert die 2005 Technologie-Trends der Zukunft

Wenn die heute bekannt gegebenen Prognosen der Technology, Media &
Telecommunications Group von Deloitte eintreffen, steht der globalen
High-Tech-Industrie ein durchwachsenes Jahr bevor. Technische
Fortschritte werden gefeiert werden können, aber auch schwierige
Herausforderungen stehen bevor.

Martin G. Nonnenmacher, Leiter/Partner des Industriesegments
Technologie beschreibt das folgendermaßen: "Das Internet und der
Web-Browser werden 2005 ein noch wichtigerer Bestandteil des privaten
und beruflichen Alltags. Nanotechnologie wird sich immer mehr
durchsetzen und ein breites Spektrum neuer oder verbesserter Produkte
nach sich ziehen. Durch die Markteinführung der ersten
Ethanol-Brennstoffzellen wird sich die Betriebsdauer portabler Geräte
auf Tage, Wochen oder sogar Monate verlängern."

"Roboter werden Einzug in den Haushalt halten und dort einfache
Aufgaben übernehmen. Die Raumfahrt wird sich dem privaten Sektor
öffnen. In Großstädten werden kabellose Mesh-Netze enstehen, die
nicht zuletzt Behörden ermöglichen, technische und andere Ressourcen
innerhalb eines großen Gebiets zu überwachen. Quanten-Computer, die
um etliche Potenzen schneller sind als die schnellsten heute
verfügbaren Supercomputer, werden weitere wichtige
Entwicklungsschritte zurücklegen", so Nonnemacher weiter.

"Daneben werden aber auch gravierende Probleme zu lösen sein.
Elektronische Personenidentifizierung wird einerseits für mehr
Sicherheit sorgen, andererseits werden aber auch
Identity-Diebstahldelikte und andere Formen digitaler Kriminalität
zunehmen. Viren, Würmer und andere Computer-Schädlinge werden sich
noch häufiger und auch auf vernetzte mobile Geräte ausbreiten. Für
den einzelnen Anwender bedeutet dies vor allem Frust und Ärger.
Unternehmen können die damit verbundenen Datenverluste und
Systemausfälle Milliarden kosten."

Deloitte nennt als wichtigste Trends:

1. Nanotechnik erobert den Breitenmarkt

Nanotechnik ist eine der am meisten diskutierten und am wenigsten
verstandenen Technologien des 21. Jahrhunderts. 2005 wird sie mehr
und mehr den Nischen-Status verlieren. Bereits jetzt bietet sie die
Grundlage für grundlegende Verbesserungen in einem breiten Spektrum
von Produkten: Von Computerfestplatten über Autoreifen bis zur
Sonnencreme. Bald wird sie jeden Sektor der Fertigungsindustrie
bestimmen. Die Nachfrage der "Global Player" wird die weitere
Entwicklung vorantreiben und den Nanotech-Herstellern erstmals
substantielle Umsätze verschaffen. Die Liste künftiger
Anwendungsmöglichkeiten ist lang: Nanokugeln könnten Medikamente
direkt zum betroffenen Organ transportieren und mit Hilfe
nanoskalierter Fertigungsprozesse ließen sich nicht nur kleinere,
schnellere Prozessoren und Speichergeräte, sondern zum Beispiel auch
schmutzabweisend, knitterfreie Stoffe oder bakterienresistente
Kleidungsstücke herstellen.

2. Elektronische Viren auf dem Vormarsch

Die immer stärkere Vernetzung elektronischer Geräte (PCs,
Mobiltelefone, PDAs, Spielkonsolen) wird zu einer entsprechenden
Zunahme von Viren und anderer schädlicher Software führen.
Unerwünschte E-Mails (SPAM) und Instant Messages (SPIM) gehören dabei
noch zu den harmlosesten Phänomenen, die aber in immer größerer Zahl
durchs Netz geschleust werden. Ernstere Bedrohungen wie Viren, Würmer
und Malware, Blue-Jacking (Angriffe auf Bluetooth-fähige Geräte) und
VoIP SPAM werden immer häufiger. Da immer mehr Menschen per Handy,
Laptop oder PDA auf private, öffentliche oder unternehmenseigene
Netze zugreifen, eröffnen sich auch für Hacker neue
Angriffsmöglichkeiten. Die daraus resultierenden Datenverluste und
Systemausfälle werden Unternehmen weltweit Milliarden kosten.
Gleichzeitig erschließt dieser Trend vielen Branchen neue
Umsatzquellen: Netzbetreiber, Handset-Hersteller, Service Provider
und Systemintegratoren profitieren ebenso wie Anbieter von
IT-Sicherheitslösungen.

3. Elektronische Identifizierung versus digitale Kriminalität

Weltweit bemühen sich Regierungen, herkömmliche Ausweispapiere
durch neue Formen der elektronischen Identifizierung zu ersetzen.
Digitale Produkte werden zum Beispiel in Pässen, Personalausweisen,
Scheck- und Kreditkarten eingesetzt und speichern Informationen wie
Name, Adresse, Nationalität, Foto und sogar biometrische Daten.
Dadurch sollen vor allem Betrug und Identitätsdiebstahl
eingeschränkt, aber auch Identifizierungs- und
Authentifizierungsprozesse beschleunigt werden. Trotzdem wird der
"ID-Klau" immer häufiger, vor allem dort, wo Geschäfte online
abgewickelt werden. Unternehmen müssen deshalb rechtzeitig in
Verfahren und Technologien investieren, die ihre eigenen Daten und
die ihrer Kunden wirksam schützen.

Hinweise

Prognoseverfahren

Die vorliegenden Prognosen wurden von Deloitte Research im Auftrag
der Deloitte Technology, Media & Telecommunications [TMT] Group
zusammengestellt. Wichtigste Informationsquellen waren 5.000
Spezialisten des weltweiten TMT-Teams, Gespräche mit führenden
Branchen- und Finanzanalysten sowie die Projektarbeit und der
Erfahrungsaustausch mit Kunden aus der High-Tech-Industrie und
verwandten Branchen. Die Prognosen erheben keinen Anspruch auf
Vollständigkeit, sondern sind als Kommentar zu wichtigen
Branchentrends und -entwicklungen zu verstehen.

Deloitte Deutschland

Deloitte ist eine der führenden Prüfungs- und
Beratungsgesellschaften in Deutschland. Das breite Leistungsspektrum
umfasst Wirtschaftsprüfung, Steuerberatung, Consulting und Corporate
Finance-Beratung. Mit mittlerweile 3.200 Mitarbeitern in 18
Niederlassungen betreut Deloitte seit mehr als 90 Jahren Unternehmen
und Institutionen jeder Rechtsform und Größe aus fast allen
Wirtschaftszweigen. Über den Verbund Deloitte Touche Tohmatsu ist
Deloitte mit 120.000 Mitarbeitern in nahezu 150 Ländern auf der
ganzen Welt vertreten.

Deloitte bezieht sich auf Deloitte Touche Tohmatsu, einen Verein
schweizerischen Rechts, dessen Mitgliedsunternehmen einschließlich
der mit diesen verbundenen Gesellschaften. Als Verein schweizerischen
Rechts haften weder Deloitte Touche Tohmatsu als Verein noch dessen
Mitgliedsunternehmen für das Handeln oder Unterlassen des/der jeweils
anderen. Jedes Mitgliedsunternehmen ist rechtlich selbstständig und
unabhängig, auch wenn es unter dem Namen "Deloitte", "Deloitte &
Touche", "Deloitte Touche Tohmatsu" oder einem damit verbundenen
Namen auftritt. Leistungen werden jeweils durch die einzelnen
Mitgliedsunternehmen, nicht jedoch durch den Verein Deloitte Touche
Tohmatsu erbracht. Copyright © 2004 Deloitte & Touche GmbH
Wirtschaftsprüfungsgesellschaft. Alle Rechte vorbehalten.


Originaltext: Deloitte & Touche
Digitale Pressemappe: http://presseportal.de/story.htx?firmaid=37353
Pressemappe via RSS : feed://presseportal.de/rss/pm_37353.rss2


Pressekontakt:
Antonia Wesnitzer
Pressereferentin
Tel [phone]
[e-mail]

Dr. Martin G. Nonnenmacher
Partner Technologie
Tel [phone]
[e-mail]

[JoeUp]

10.02.2005 - 19:34
Nanotech-Firma meldet Durchbruch

Altair Nanotechnologies hat heute gemeldet, mit neuen Elektroden-Materialien einen Durchbruch im Bereich Lithium-Batterien erzielt zu haben. Laut Unternehmensangaben könne dadurch eine neue Generation wiederaufladbarer Batterien entstehen, die die dreifache Speicherkapazität herkömmlicher Batterien aufweisen würden. Auch die Auflade-Dauern ließen sich dadurch von mehreren Stunden auf einige Minuten verkürzen.
Wie das Unternehmen weiter berichtete, hätten einige Batterienhersteller die Neuerungen als ?bemerkenswert? bezeichnet. Man habe auch mit einigen führenden Produzenten bereits verbindliche Abkommen zur Vermarktung der neuen Materialien geschlossen.

An der Nasdaq springt die Aktie von Altair Nanotechnologies aktuell um 130% Prozent nach oben auf 4,77 Dollar.

[MrRipley]

Altair hatte ich mal für - ich glaube 20Cent - im Depot, das waren meine ersten Aktien bei Consors...

Seltsam, dass diese Firma damals gemieden wurde wie der Teufel es mit dem Weihwasser tut...
ebenso wurde von allen Seiten abgeraten, in diese Firma zu investieren

[JoeUp]

http://www.heise.de/bin/tp/issue/r4/dl-artikel2.cgi?artikeln…

Er hat ja gar nicht gebohrt

Thomas Liebsch 24.02.2005
Zahnheilkunde: Japanische Forscher entwickeln künstlichen Nano-Zahnschmelz
Gerade bei sehr kleinen Löchern muss ein Zahnarzt unverhältnismäßig viel gesundes Material herausbohren, um eine Keramikfüllung einsetzen zu können. Bei Karies im frühen Stadium wäre es daher sinnvoller, den Zahn-schmelz zu reparieren.

Japanische Wissenschaftler [1] haben eine Paste entwickelt, mit der sie mit nanokristallin gezüchteter Emaille-paste Zahnschmelz reparieren können. Ihre Ergebnisse haben sie im Detail in der Zeitschrift Nature [2] auf Seite 819 in Band 433 dargelegt.

Mit dieser Paste lässt sich Karies im Frühstadium behandeln, ohne ein Loch für eine Keramikfüllung bohren zu müssen, nur eine winzige Menge natürlichen Zahnschmelzes geht verloren, sofern das Loch nicht tiefer als ein zehntel Millimeter ist. Der natürliche Zahnschmelz ist rund einen Millimeter dick. Zudem überzeugt die weiße Paste kosmetisch, sie sieht wie natürlicher Zahnschmelz aus.



Oben: Die Transmissionselektronenmikroskopaufnahme zeigt, wie sich der natürliche Zahnschmelz und sein künstliches Analogon aneinanderfügen lassen: die Grenzfläche zwischen natürlichem und künstlichem Material ist kaum zu erkennen. Der Pfeil weist zur Oberfläche des Zahns hin. Mitte: Der künstliche Zahnschmelz in höhe-rer räumlicher Auflösung. Unten: Bei einer Alternativmethode ist die Grenzfläche (gepunktete Linie) zwischen einer aufgebrachten Kalziumfluorid-Schicht (CF) und dem natürlichen Zahnschmelz (E) zu erkennen. (Bild: Kazuo Onuma, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tsukuba)

Als alternative Behandlung für sehr kleine Löcher im Zahn käme beispielsweise ein Phosphat-Fluorid-Gemisch in Betracht, das ist eine saure Lösung. Damit lässt sich eine Kalziumfluorid-Schicht aufbringen, auch hier erüb-rigt sich das Bohren eines Lochs. Jedoch verbindet sich das Kalziumfluorid nicht perfekt mit dem natürlichen Zahnschmelz.
Links

[1] http://unit.aist.go.jp/humanbiomed/humed_en/index_en.htm
[2] http://www.nature.com

Telepolis Artikel-URL: http://www.telepolis.de/r4/artikel/19/19528/1.html

[JoeUp]

Das nächste kleine Ding

[22.02.2005 04:02]


Haris Pozidis hält dem Fotografen eine Platine entgegen: Grün, mit metallisch schimmernden Leiterbahnen und schwarzen Steckerleisten. Im Zentrum ruht ein briefmarkengroßer, graphitfarbener Chip unter einer Plexiglas-haube. Pozidis` Bewegungen wirken zögerlich, vorsichtig. Das Baby sieht ganz unscheinbar aus, ist aber der ganze Stolz seiner Eltern im IBM-Forschungslabor im Schweizerischen Rüschlikon - und es hat das Zeug zum Star. Denn der kleine schwarzgraue Quader auf der Platine ist ein nanomechanischer Speicherchip, in dem jah-relange, intensive Grundlagenforschung steckt. Auf der diesjährigen Computermesse CeBIT will IBM den "Mil-lipede"-Prototypen erstmals einer breiten Öffentlichkeit vorführen - ein Auftritt, der das Entwickler-Team lange im Vorfeld kräftig in Atem hält.

Schneeweiße Fassaden recken sich gegen den blitzblanken blauen Schweizer Himmel. Die Flachdach-Gebäude umringen einen kleinen Campus, auf dem ein geschickter Landschaftsgärtner einen kleinen Hügel vor einem Teich drapiert hat - mit knorrigem Baum an einem dekorativen Felsen. Schnee und Eis unterstreichen die Idylle des Wintertages, aber der erste Eindruck täuscht. Die goldenen Jahre sind vorbei: Das Labor in Rüschlikon nahe Zürich, zu dessen Füßen sich der malerische Zürichsee erstreckt, galt lange als nahezu unbegrenzte Spielwiese für hochbegabte Wissenschaftler. Mittlerweile hat auch hier das Management Fuß gefasst.

Seit der "Nahtod-Erfahrung" - wie manche Angestellte die Krise des Unternehmens in den frühen 90er Jahren respektlos nennen - hat der Konzern seine Nobelpreisträger stärker in die Pflicht genommen und richtet die For-schung an der Entwicklung potenzieller Produkte aus. Der Millipede-Speicher, ursprünglich eine skurrile Idee des Rasterkraftmikroskop-Erfinders Gerd Binnig und seines Forschungskollegen Peter Vettiger, ist ein gutes Beispiel für diese Veränderung. Der Speicherchip hat das Zeug, dem heute gängigen Flash-Speicher Konkurrenz zu machen. Ob und in welcher Form er auf den Markt kommen wird, hängt jedoch davon ab, welche Partner IBM für die Weiterentwicklung findet und welche Spezifikationen diese Partner der Technologie abverlangen.

Das Grundprinzip des "Probe-based Storage" von IBM ist simpel. Binnig, aus dessen Labor neben dem mit ei-nem Nobelpreis belohnten Rastertunnelmikroskop auch das "Schweizer Messer der Nanowelt" - das Raster-kraftmikroskop - stammt, und Vettiger sollen die Idee gemeinsam auf einem Fußballplatz entwickelt haben. Winzige Hebelchen mit einer feinen Spitze aus Silizium schmelzen ebenso winzige Löcher in ein Polymer-Medium, um Bits zu schreiben. Dieselben Spitzen kann man auch verwenden, um diese Löcher nachzuweisen, also die Bits wieder auszulesen. Dazu bringt man die Spitze in die Nähe des Polymerfilms und erwärmt sie. Taucht die Spitze in einen Bit-Krater, erhöht sich der Wärmeaustausch zwischen ihr und dem Speichermedium, wodurch der elektrische Widerstand des Hebelchens, auch Kantilever genannt, abnimmt. Um ein Bit wieder zu überschreiben, erzeugt man mit der Spitze auf dem Kraterrand neue Vertiefungen, deren Ränder die alte Vertie-fung überlappen und so das Polymer-Material in Richtung Krater drängen.

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Weil die Löcher so enorm klein sind, kann man sie sehr dicht nebeneinander setzen und so fantastische Daten-dichten erreichen: Im vergangenen Jahr erzielten die Forscher in Rüschlikon einen Wert von 641 Gigabit pro Quadratzoll, wobei im Mittel nur eins von jeweils 10.000 Bits falsch gesetzt war. So ließe sich das Datenvolu-men von etwa 20 DVDs auf der Fläche einer Briefmarke unterbringen. Um die Datenrate, also die Schreib- und Lesegeschwindigkeit, zu erhöhen, verwenden die Wissenschaftler nicht nur eine Spitze, sondern eine ganze Matrix von Hebelchen, die parallel arbeiten.

Der Teufel liegt jedoch, wie immer, im Detail. Und an kniffligen Details - das sollte das Millipede-Team recht bald bemerken - herrscht bei diesem Projekt kein Mangel. Jeder der V-förmigen Hebel ist 70 Mikrometer lang und einen halben Mikrometer dünn, ihre Silizium-Spitze 700 Nanometer lang und im Radius nur 20 Nanometer dünn. Um die Speicher-Löcher zu erzeugen, wird die Spitze mit einem Widerstand auf rund 400 Grad Celsius aufgeheizt. "Wir heizen, bis wir über die Glastemperatur des Polymers kommen", erklärt Johannes Windeln, einer der beiden Projektleiter. Dann wird eine positive Spannung auf das Hebelchen gegeben, sodass die Kon-struktion aufgrund der elektrostatischen Anziehung gegen das Polymer gedrückt wird. Die heiße Spitze schmilzt ein Grübchen in das "hochgradig vernetzte und hochspezialisierte Polymer" und schnellt zurück, das Polymer kühlt ab, und "die Information wird sozusagen eingefroren".

Der Chemiker Windeln und Evangelos Eleftheriou, ein Elektrotechniker, sind seit Januar 2004 Projektleiter für Millipede. Insider werteten ihren Antritt bereits damals als Signal für ernsthafte kommerzielle Millipede-Ambitionen von IBM und munkelten über eine Produkteinführung in spätestens zwei Jahren. Anders als in frü-heren Mitteilungen übten die IBM-Forscher sich zunächst jedoch in demonstrativer Bescheidenheit, statt mit rekordverdächtigen Zahlen um sich zu werfen. Und der weltweit erste nanomechanische Speicher ist bislang noch nicht auf dem Markt.

Welches Material IBM für das Speichermedium verwendet, will Windeln nicht verraten. "Das ist der Kern der Sache", erklärt er mit einem entschuldigenden Lächeln. Die Glasübergangstemperatur bei Polymeren ist anders als etwa bei Eis keine Konstante, sondern abhängig von der Abkühl- beziehungsweise Erwärmungsrate. Kraft und Temperatur bestimmen die Größe der Löcher. Weiter gilt: Je kleiner die Löcher, desto dichter kann man sie zusammensetzen und desto schneller kann man sie schreiben - aber umso schlechter wird auch das Signal beim Auslesen.

Die optimalen Parameter werden noch immer erforscht: Auf weißen, mit Rollen versehenen Stahlgestellen, mit gelochten Edelstahl-Tischplatten, inmitten von Kabeln, Signalgeneratoren und Messinstrumenten, liegen winzige Platinen mit einzelnen Kantilevern wie Patienten auf der Intensivstation. Gleich nebenan steht eine Aluminium-Box im Teekisten-Format, die einen weiteren Prüfstand verbirgt. Beim Aufklappen der Kiste surren die Servo-Motoren. Im Inneren kann man alles an klimatischen Bedingungen herstellen, was man sich vorstellen mag.

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Ein Kantilever im Millipede schreibt und liest aus einer ihm zugeordneten rund 100 mal 100 Mikrometer kleinen Zelle. Während sich beispielsweise bei Festplatten der Schreib- und Lesekopf und auch das Speichermedium bewegen, wird beim Millipede-Speicher nur das Medium bewegt. In Rüschlikon gibt es mittlerweile eine kleine Serienproduktion der dafür erforderlichen Mikroscanner. In flachen, milchigweißen Plastikschalen liegen jeweils rund ein halbes Dutzend dieser metallisch schimmernden Silizium-Plättchen, die unter dem Stereo-Mikroskop auf ihre Funktionstüchtigkeit geprüft werden.

Zwei winzige Spulen, die zwischen Magneten platziert sind, treiben die Bewegung des Plättchens an: Der Mik-roscanner kann mit einer Genauigkeit von bis zu zwei Nanometern positioniert werden. Aus der überlappenden Fläche von streifenförmigen Sensoren kann man die Position jederzeit präzise bestimmen, allerdings verbrau-chen diese Sensoren vergleichsweise viel Strom. Die IBM-Forscher opfern deswegen einige der Datenpunkte als Markierung - ein Verfahren, das auch bei magnetischen oder optischen Medien üblich ist.

Um die Daten schneller in den Speicher und wieder hinaus zu bekommen, bearbeitet eine komplette Matrix-Anordnung an Hebelchen das Medium gleichzeitig. Vor drei Jahren stellte das IBM-Team erstmals einen Chip mit 32 mal 32 Spitzen vor - im vergangenen Jahr machten dann die ersten Gerüchte von einem Prototypen mit 64 mal 64 Spitzen die Runde. "Wir haben eine solche Matrix angefertigt", bestätigt Evangelos Eleftheriou, "aber nur um eine neue Fertigungstechnik zu testen." Denn die winzige Mechanik bildet naturgemäß nur einen Teil des Systems. Auch die Elektronik zur Ansteuerung der Spitzen muss auf einem solchen Chip Platz finden.

Es stellte sich allerdings heraus, dass es enorm schwierig ist, Mechanik und Elektronik in einem Stück auf einem Chip zu fertigen. Die Wissenschaftler entschlossen sich also, den Aufbau in zwei Stücken zu realisieren: Die Matrix der Mikrospitzen wird mit winzigen Kontaktstiften versehen, die unter dem Elektronenmikroskop ausse-hen wie die Noppen von Lego-Steinchen. Diese "Studs" werden dann mit den Gegenstücken auf der elektroni-schen Platine kontaktiert.

Als IBM Ende der 90er Jahre mit den ersten Veröffentlichungen zum Millipede-Projekt auftauchte, war das Medienecho groß. Gut fünf Jahre später ist die erste Aufregung vorbei - und richtig fertig ist der Millipede noch immer nicht. Trotzdem sind die Projektleiter hoch zufrieden: Seit dem vergangenen November gibt es den ersten Prototypen, in dem alle nötigen Systemkomponenten integriert sind.

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"Wenn man die einzelnen Komponenten testet, ist das etwas anderes, als zu sehen, ob das Gesamtsystem funkti-oniert", sagt Eleftheriou. "Wir haben Text eingegeben und wieder ausgelesen. First Time Parallel Operation with 512 Gigabit per Square Inch, oder so etwas in der Art. Es war wirklich sehr aufregend." Die Feinheiten kommen später an die Reihe: "Wir haben uns nicht um die Speicherkapazität gekümmert, nicht um die Datenrate und nicht um den Energiebedarf", sagt Eleftheriou, "weil es so viele andere Dinge gibt, die man zum Laufen bringen muss."

Mittlerweile existiert eine ganze Reihe von Prototypen - sorgfältig behütet in Labor K062. Der mechanische Teil - das "MEMS Assembly" ist auf einem Chip mit einer Fläche von 6,4 mal 6,4 Millimetern untergebracht, der auf einer Platine mit Steckverbindern ruht. Die kleine Platine, die IBM auch auf der CeBIT vorführt, steckt auf einer größeren, durch die Verwendung so genannter "Field Programmable Gate Arrays" flexiblen Prüfschaltung. Diese enthält die Steuerungslogik für den MEMS-Teil, ebenso wie die Fehlerkorrektur und ein Interface, das einem angeschlossenen Computer suggeriert, bei dem ganzen Aufbau handele es sich um eine gewöhnliche Compact-Flash-Karte. Für das fertige Produkt soll auch dieses Zubehör noch auf die Baugröße einer normalen Speicher-karte geschrumpft werden.

Bis dahin bleibt noch einiges an Forschungsarbeit zu tun, das sich hinter lapidaren Schlagworten wie "Issues of Integration" oder "Issues of Reliability" verbirgt. Denn beispielsweise das Langzeitverhalten des Speichers zu testen ist nicht trivial. "Um Langzeitversuche planen zu können, muss man erst einmal wissen, welche Mecha-nismen da wirken. Man kann keine Experimente machen, die zehn Jahre dauern", sagt Windeln. Noch ist bei-spielsweise unklar, ob es notwendig sein wird, den Nanospeicher gegenüber Staub und Luftfeuchtigkeit zu ver-kapseln - zumindest unter dem Mikroskop sehen Staubkörner auf dem Speichermedium bedrohlich groß aus. Andererseits funktionieren die Prototypen bislang auch ohne Verkapselung. Die Gruppe arbeitet intensiv daran, zu verstehen, wie die verschiedenen Degradationsmechanismen funktionieren. "Aus den Modellen leiten wir Vorhersagen ab, um beschleunigte Testmethoden zu entwerfen."

Was nun aber tatsächlich für ein Produkt entsteht, ist zurzeit noch unklar. "Wir sind jetzt in der Phase", sagt Windeln, "in der wir Konzepte für ein mögliches Produkt entwerfen. Dabei ist nicht einmal klar, wie viele Kan-tilever wir verwenden. Das hängt ganz stark von den Spezifikationen ab, was Sie wirklich brauchen, was Sie für eine Datenrate haben wollen, wie viel Energie Sie zur Verfügung haben."

Windelns Kollege Erich Rütsche aus der Abteilung "Business Development and Relations" skizziert die strategi-schen Optionen: Es sei vollkommen sinnlos, einen Wettbewerber auf einem Feld anzugreifen, auf dem dieser sehr stark sei, erklärt der Manager: "Technologie an sich hat keinen Wert." Dieser Wert werde vielmehr über den Markt bestimmt und lasse sich für den Millipede-Speicher recht leicht ermitteln.

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Das Umfeld sieht so aus: Der Speicherhunger mobiler Geräte nimmt beständig zu. Flash-Karten haben den Nachteil, dass bei ihnen die Kosten pro Speichereinheit relativ konstant sind - jedenfalls bis zum Erreichen einer bestimmten Grenze. Festplatten und ihre kleineren Verwandten - Microdrives, die vereinzelt bereits in Compact-Flash-Gehäusen verbaut werden - dagegen haben zunächst vergleichsweise hohe Kosten für die Basis-Infrastruktur. Je größer die Speicherkapazität der Platte, desto stärker fällt aber der Preis pro Speichereinheit; die magnetischen Speicher sind andererseits vergleichsweise massiv, schwer und empfindlich. Der Millipede ließe sich also genau in der Lücke zwischen Flash-Speicher und (Micro-)Festplatten positionieren.

Man habe die "wichtigsten technischen Anforderungen adressiert", und nun befinde sich IBM mit einigen "wichtigen Partnern" in intensiver Diskussion, berichtet Rütsche. Daraus sollen Kooperationen hervorgehen, ohne die der Chip den Weg aus dem Labor wohl niemals finden wird: "Wir sind zum Beispiel kein Spezialist für die MEMS-Fertigung", sagt Rütsche, "wir brauchen die Erfahrungen unserer Partner." Welche Interessenten zurzeit an den Verhandlungen beteiligt sind, möchte er nicht verraten. Vielleicht ein Hinweis: Auf der Redner-liste des für Ende Februar geplanten Workshops "International Probe Storage III" in Zürich stehen unter anderem Vertreter von Nokia und Samsung.

Auf jeden Fall werden die Spezifikationen der Kunden die weitere Entwicklung entscheidend bestimmen. Wünscht der Abnehmer beispielsweise einen vom Energiebedarf her möglichst sparsamen Speicher, werde man sicherlich die Zahl der Mikrospitzen eher klein halten, sagt Windeln, für eine große Bandbreite mit schneller Übertragung müsse die Zahl der Kantilever eher hoch liegen. Denkbar sei aber auch, dass die Controller-Logik im sparsamen Modus nur einen Teil der Spitzen ansteuert und erst dann hochschaltet, wenn die Daten schneller transportiert werden sollen.

Flash-Karten sind als "Key Competitor" allerdings ein sehr schnell bewegliches Ziel. 2003 lag der Preis noch bei rund 0,2 Dollar pro Megabyte, noch in diesem Jahr könnte er unter die Marke von 0,1 Dollar pro Megabyte sin-ken. Trotzdem sind Windeln und Eleftheriou optimistisch, denn "wir sind nicht nur technisch besser, wir werden das auch zu niedrigeren Kosten machen können".

Einer der entscheidenden Faktoren dabei ist die Lithografie: Während die Konkurrenz immer neue, extrem kost-spielige lithografische Verfahren entwickeln muss, um immer mehr Speicher auf einen Chip zu bekommen, lassen sich die vergleichsweise großen Mikrohebel mit herkömmlichen, etablierten Methoden fertigen. IBM sieht sich hier erst am Startpunkt einer viel versprechenden Entwicklung. "Die Speicherdichte ist nur durch die molekularen Dimensionen des Speichermediums begrenzt", sagt Windeln. "Bereits in der ersten Generation haben wir Speicherdichten von rund 500 Gigabit pro Quadratzoll erreicht. Wir haben guten Grund zu der An-nahme, dass wir das noch um mehrere Größenordnungen verbessern können."

Wenn dieses Kunststück gelingt, haben die Forscher auf dem idyllischen Schweizer Campus weit mehr geleistet, als nur einen leistungsfähigen neuen Speicher auf den Markt zu bringen. Zunächst wird der Millipede die Com-puterwelt wahrscheinlich nicht einmal so sehr verändern wie die Einführung der Festplatte. Aber die symboli-sche Bedeutung des unscheinbaren Bausteins geht weit über sein unmittelbares Anwendungsgebiet hinaus: Mit dem Millipede kann es erstmals gelingen, jenseits von materialtechnischen Zaubereien wie superglatten Oberflä-chen oder smarten Fensterscheiben ein nanotechnisches Bauelement in die vorhandene Technik zu integrieren.

[Menglovator]

Mehr dazu auch hier : http://nano.ivcon.org/index.php

[JoeUp]

ich will hier keine Aktie empfehlen, aber lest einmal die
Meldungen zu der Aktie MIV Therapeutics, die eine Beschichtung für Medizinprodukte in einem ziemlich fortgeschrittenen Entwicklungsstadium haben!

Thread: MIV Therapeutics "Kracher fürs Depot", neue Kaufempfehlung

[JoeUp]

http://www.heise.de/tr/artikel/56595

Nano-Leitung zum Krebs

[22.02.2005 04:02]

Lange bevor ein Mediziner in der Lage ist, Krebs zu diagnostizieren, gibt der Körper bereits Warnsignale -- subtile Veränderungen, die ein frühes Stadium von Krebs markieren. Wenn man diese Signale früher erfassen könnte, wäre die Überlebensschance von Krebspatienten sehr viel besser als jetzt.

James Heath, Physiko-Chemiker am California Instutute of Technology setzt auf ultradünne Siliziumdrähte, die jeweils ein spezifisches mit Krebs verknüpftes Protein aufspüren können. Die Nanosensoren, die Heath und seine Kollegen entwickeln, könnten eines Tages die Basis für einen Krebstest bilden, der nicht nur empfindlicher wäre als bisher, sondern auch billiger und einfacher anzuwenden.

Die meisten zur Zeit gängigen Krebsdiagnosen beruhen auf einfachen physiologischen Untersuchungen, bei denen nach Anzeichen von Tumoren gesucht wird. Für einige Arten von Krebs, wie etwa Prostata- oder Gebärmutterkrebs, existieren zwar Bluttests, aber sie sind nicht nur langwierig und teuer, sondern gelten als notorisch ungenau. Um beispielsweise auf Prostatakrebs zu testen, suchen die Ärzte nach einem Protein namens PSA (Prostataspezifisches Antigen) im Blut. Aber nur bei 25 bis 30 Prozent aller Männer, bei denen dieses Antigen nachgewiesen wird, kann man durch die -- unangenehme -- Entnahme einer Gewebeprobe tatsächlich Prostatakrebs nachweisen.

James Heath und sein Partner Leroy Hood - Gründer der Labors für Systembiologie in Seattle - wollen ausnutzen, dass die die genregulatorischen Netzwerke in kranken Zellen gestört sind. Diese Störungen, so glauben sie, spiegeln sich in veränderten Mustern von Proteinen wider, deren Produktion durch diese Netzwerke kontrolliert wird. Ein Teil dieser gestörten Proteine gelangt in den Blutstrom und bildet die Grundlage für einen molekularen Fingerabdrück der Krankheit.

Um den Nanosensor herzustellen, kontaktieren die Wissensschaftler die Enden eines Silizium-Nanodrahtes mit Metallelektroden. Positioniert man eine dritte Elektrode in der Nähe des Drahtes und legt eine Spannung an, ändert dies die Leitfähigkeit des Drahtes. Ein Sensor, der ein bestimmtes Protein nachweisen soll, wird nun mit Antikörpern beschichtet, die an genau diesem Protein haften. Diese chemische Reaktion führt ebenso dazu, dass der Transistor schaltet.

Im Prinzip könnte es so möglich werden, einzelne Moleküle nachzuweisen. Heath arbeitet mit Experten für zusammen, um aus tausenden solcher Sensoren Chips zu entwickeln, die einzelne Zellen mit Hilfe von winzigen Pumpen in Mikrokanälen zu den Sensoren bewegen und so in Minutenschnelle Auskunft über entstehende Krebserkrankungen geben. Noch in diesem Jahrzehnt, sagt er, könnte diese Vision Realität werden.

(Zusammenfassung aus Technology Review Nr. 3/2005[1]; das Heft mit dem vollständigen Artikel können Sie hier[2] bestellen)
(sma[3]/Technology Review)

Links in diesem Artikel:
[1] http://www.heise.de/tr/inhalt/2005/03
[2] http://www.heise.de/abo/tr/hefte.shtml
[3] mailto:[e-mail]

[JoeUp]

http://www.heise.de/newsticker/meldung/print/57657


17.03.2005 18:42
Philips entwickelt nicht-flüchtige Nanospeichertechnik

Ein durch eine elektrische Spannung gesteuerter Phasenübergang in Antimontellurid soll der Schlüssel zu neuartigen, billigen Speicherelementen sein, die die Anforderungen zukünftiger nanoelektronischer Siliziumchips an Geschwindigkeit, Speicherdichte, niedrige Spannung und geringe Leistungsaufnahme erfüllen könnten. Forscher von Philips Research[1] stellen die Details[2] hierzu online vorab[3] sowie in der Aprilausgabe von Nature Materials vor.

Die grundsätzliche Idee, über einen Wechsel zwischen amorpher und kristalliner Phase eines Materials dessen Eigenschaften messbar zu beeinflussen, ist nicht neu: Unter anderem wird dieses Prinzip bei wiederbeschreibbaren DVDs genutzt, bei denen der mit Hilfe eines Lasers ausgelöste Wechsel zwischen den beiden Zuständen Unterschiede im Reflexionsvermögen bewirkt. Den Eindhovener Forschern ist es jetzt gelungen, für ihre neuartige "Line-Cell"-Speicherzelle ein Material zu entwickeln, bei dem ein Strom den Wechsel zwischen den beiden Phasen auslöst, der wiederum messbar den elektrischen Widerstand ändert. Anders als bei bisherigen Versuchen soll die hierfür notwendige elektrische Feldstärke niedrig genug sein, um dieses Verfahren auch in zukünftigen CMOS-Prozessen einsetzen zu können. Insbesondere soll die notwendige Feldstärke sinken, je kleiner die Strukturen werden.

Mit einer Schaltgeschwindigkeit von 30 Nanosekunden pro Wechsel arbeitet bereits der Prototyp erheblich schneller als Flash-Speicher. Nach Ansicht von Philips könnte dieser innerhalb eines CMOS-Prozesses einfach herzustellende Phasenübergangsspeicher daher für gewisse Anwendungen DRAM ersetzen. Dem heiligen Gral der Speicherindustrie, einem universellen Speicher, der die Geschwindigkeit von SRAM mit der Speicherdichte von DRAM und der Nicht-Flüchtigkeit von Flash vereinigt, sei man mit dieser Technik einen wesentlichen Schritt näher gekommen, meint Karen Attenborough, die Projektleiterin des Scalable-Unified-Memory-Projektes bei Philips Research.


Links in diesem Artikel:
[1] http://www.research.philips.com/index.html
[2] http://www.research.philips.com/newscenter/archive/2005/0503…
[3] http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nmat/journa…
[4] mailto:[e-mail]

[JoeUp]

SPIEGEL ONLINE - 11. April 2005, 11:40
URL: URL] http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,druck-35072…[/url]

Miniaturtechnik

Forscher entwickeln Mikroskop in Zellgröße

Statt ihre kleinen Proben unter ein Mikroskop zu legen, wollen Wissenschaftler Mikroskope auf Zellgröße schrumpfen lassen. Derartige optische Biochips sollen Laboranalysen und die Entwicklung von Medikamenten revolutionieren.

Vom Universallabor für die Westentasche träumen Mediziner und Biologen schon lange. Statt teurer, voluminöser Analysetechnik sollen Biochips die aufwendige Laborarbeit erledigen. Die britische Firma Biostatus glaubt, auf dem Weg zum Taschenlabor einen großen Schritt nach vorn gemacht zu haben. Ein Forscherteam hat jetzt einen optischen Biochip entwickelt, der nicht größer ist als eine Zelle und eine Art Miniaturmikroskop darstellt.

Die Wissenschaftler kombinierten fluoreszierende Chemikalien mit Miniaturlasern, um Objekte auf Zellgröße beobachten zu können - ganz ohne die herkömmliche Mikroskoptechnik. Laut Paul Smith, Biostatus-Mitarbeiter und Biologie-Professor am University of Wales College of Medicine, könnte das Minimikroskop die Untersuchung biologischer Proben revolutionieren. "Der nächste Schritt ist, einfache kleine Diagnosegeräte zu entwickeln", sagte er. Künftige Generationen könnten die Technik für Handheld-große Systeme nutzen, die die bisherigen Laboranalysen ablösen würden.

Julia Goodfellow vom britischen Biological Science Research Council sagte: "Biochips haben das Potential, die medizinische Diagnostik und die Entwicklung von Medikamenten entscheidend zu verändern."

Auch deutsche Wissenschaftler arbeiten an dem Labor für die Westentasche. Im Dezember erhielt eine Forschergruppe des Fraunhofer-Instituts für Siliziumtechnologie Itzehoe aus den Händen von Bundespräsident Horst Köhler den Deutschen Zukunftspreis. Sie hatte ein Labor in Chipgröße entwickelt. Damit können Analysegeräte gebaut werden, die nicht größer als eine Scheckkarte sind und die schnelle Patientendiagnostik vor Ort erlauben.

Auf dem Chip sind Biomoleküle als "Fängermoleküle" verankert und binden Moleküle aus einer Lösung. Dadurch können DNS-Bausteine oder Proteine erkannt werden, zum Beispiel bei einer Blutuntersuchung. So ließen sich etwa schnell vor Ort Erreger der Lungenkrankheit Sars feststellen.

[JoeUp]

http://www.heise.de/tp/r4/artikel/19/19804/1.html

Mikrorechner gegen Krebs
Joachim Eiding 04.04.2005
Mit winzigen Bio-Computern soll im menschlichen Körper entstehender Krebs früh erkannt werden. Dies könnte sogar die Möglichkeit eröffnen, diese Krankheit initial zu bekämpfen.
Krebszellen unterscheiden sich deutlich von gesunden Körperzellen: Sie wuchern ohne Maß und Ziel, überfallen aggressiv die intakten Artgenossen. Aber sie verrichten ihr Zerstörungswerk zunächst in aller Stille. Zeit wird´s, dachten die israelischen Bioinformatiker um Ehud Shapiro vom Weizmann-Institut (1) in Rehovot, Israel, end-lich ein geeignetes "Frühwarnsystem" zu realisieren.

Daher entwickelten die Forscher einen winzigen DNA-Rechner im Nanometermaßstab, der im menschlichen Körper Lungenkrebs und das Prostatakarzinom erkennen und auch bekämpfen (2) soll (Nature (3), Bd. 429, Seite 423-429). Bisher führten die Wissenschaftler ihre Experimente außerhalb lebender Zellen in Petrischalen und ähnlichen Reaktionsgefäßen im Labor durch. Dank unvorstellbar kleiner Abmessungen passen etwa eine Billion solcher Kleinstroboter in einen einzigen Wassertropfen.



Vom Prinzip her handelt es sich um eine sehr kleinen Bioapparat, der wie ein Computer funktioniert, nur auf biochemischer Basis statt mit Elektronen. Bei der Entwicklung dieser Sonde machte sich das Team die Tatsache zunutze, dass sich Krebs im Körper durch bestimmte Boten-RNA (m-RNA) verrät: Manche Gene sind mutiert, so dass die nach ihrem Bauplan im Körper gebildeten Stoffe ihre Aufgabe nicht mehr korrekt erfüllen können. Teile dieser Eiweiße liegen dann in einer zu niedrigen Konzentration vor, wenn der Bildungsprozess gestört ist. Andererseits können die Stoffe auch in einer zu großen Menge existieren, wenn ihr Abbau nach erledigter Arbeit ins Stocken gerät. Beides kann die normale Zellfunktion aus dem Gleichgewicht bringen.

Der erste Schritt, um aus einem Genabschnitt ein körpereigenes Protein aufzubauen, besteht darin, eine Kopie der DNA-Daten als so genannte Boten-RNA herzustellen. Dies geschieht immer wieder in jeder Zelle. Um den genetischen Auslöser für die beiden Krebsarten nachzuweisen, brauchen die Forscher also nur die m-RNA aus entsprechenden Körperzellen zu entnehmen und auf krebsfördende Eigenschaften zu prüfen. Liegen diese bei der Mehrheit aller RNA-Moleküle vor, schaltet dieser kleine Biomechanismus in den Sonden von "Null" auf "Eins" und deutet somit auf eine Krebserkrankung. Jede der vielen DNA-Kleinstcomputer nimmt sich dabei ein ganz bestimmtes m-RNA-Molekül vor. Die konkrete Zuordnung, welche Biosonde auf welches dieser Moleküle trifft, geschieht zufällig. So analysiert jeder einzelne "Mikro-Rechner" dann selbstständig "sein" RNA-Teilchen und erzeugt eine Ja-Nein-Entscheidung. Aus der Gesamtheit aller Antworten ergibt sich die Krebsdiagnose.



Zum Start ihres Experimentes injizierten die Wissenschaftler die Krebszellen in einer Testlösung mit den Mikro-sonden. Damit lösten sie eine Reihe von Verarbeitungsschritten aus, die im Folgenden beschrieben werden: Zu Beginn der Analyse gelangt ein Boten-RNA-Molekül, das die genetische Information mit den potenziellen Krebsmerkmalen trägt, in die kleine Bio-Apparatur. Dort warten schon so genannte Kodierungsmoleküle, die aus einem kurzen Doppelstrang von DNA und einem überstehenden Einzelstrang ? dem so genannten "klebrigem Ende" (sticky end) ? bestehen. Diese scannen die eingegebene RNA auf die krebsspezifische Sequenz der Nuc-leinsäure-Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, suchen auf diese Weise, ob ein Defekt vorliegt oder nicht. Wobei diese "Wächtermoleküle", die die Forscher eigens synthetisieren müssen, pro untersuchtem Gen in zwei Versionen existieren: eines für den Fall, dass ein Krankheitssymptom vorliegt, und jenes für den "Nein-Fall". Je nachdem, welches der zwei bereitstehenden Kodierungsmoleküle sich passgenau an klebrigen Ende der RNA anlagert, entscheidet der Biomechanismus, ob ein Defekt vorliegt.



Das Kodierungsmolekül übersetzt das Resultat in einen spezifischen "Basencode", der sich auf diesem Molekül befindet. Die Codes derjenigen Wächtermoleküle, die sich zuvor an die m-RNA angeheftet haben, tragen die auswertbaren DNA-Informationen, in welchen Genabschnitten welche Defekte vorkommen. Anschließend pas-sieren diese genetischen Daten schrittweise einen speziellen DNA-Doppelstrang, der als "Diagnose-Molekül" dient und von den Forschern speziell für die Sonde synthetisiert wurde. An den beiden Kettenenden dieses Mo-leküls sind zwei wichtige Fragmente angebracht: Auf der einen Seite ein Einzelstrangüberhang (sticky end), dessen spezielle Basenfolge komplementär zur "Ja-Kodierung" ist. Damit können dort weitere Kodierungsmole-küle mit entsprechender genetischer Information anlegen. An seinem anderen Ende trägt das Diagnose-Molekül einen "Hairpin-Loop" ? eine Schleife in Haarspangenform. Sie verhindert, dass sich dort unerwünschte Reakti-onspartner anlagern können. Darüber hinaus bietet diese Schleife einen geeigneten Platz für das rettende, krebs-bekämpfende Medikament.

Bei Antwort "Ja" wird Medikament frei

Pro Gen trägt diese DNA wiederum eine charakteristische Basensequenz, die im Fall einer positiven Entschei-dung vom Kodierungsmolekül einfach "abgebissen" wird. Auf diese Weise wird das Diagnose-Molekül schritt-weise kürzer, bis schließlich nur noch die Schleife übrig ist. Deren Basenfolge lässt sich unmittelbar nutzen, um als Medikament zu wirken und an eine krankhafte Boten-RNA zu binden. Somit verhindert dieser "Arznei-DNA-Abschnitt", dass aus krankhaft veränderter Boten-RNA Eiweiße wie beispielsweise das MDM2-Protein aufgebaut werden, das aggressives Zellwachstum fördert.

Damit aber das Kodierungsmolekül genau an die Diagnose-DNA "andocken" kann, müssen die beiden "sticky ends" zusammenpassen. Dabei bilden sich zunächst bei der so genannten Hybridisierung zwischen den Wasser-stoff- und Sauerstoffatomen komplementärer Basen Wasserstoff-Brücken, schwache chemische Bindungen. Im nächsten Schritt schweißt das Enzym Ligase beide Biomoleküle zusammen, in dem es kovalente Phosphodiester-Bindungen zwischen der freien 5-Phosphatgruppe und der freien 3´-Hydroxylgruppe-Gruppe der Desoxyribose fördert. So kommt es zu einem verlängerten DNA-Strang. Diese festen Bindungen sind für den weiteren Ablauf des Verfahrens notwendig, da noch ein zweites Enzym beteiligt ist: das Restriktionsenzym FokI. Beide Bioka-talysatoren arbeiten nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip.

Allgemeine Darstellung des DNA-Rechners, Animationsfilm (4) ? Animation of medical computer

Weil das Enzym die charakteristische Basenfolge GGATG auf dem Kodierungsmolekül erkennt, setzt es sich dort fest. Das Ferment hat die Aufgabe, die zusammengeschweißte DNA-Einheit wieder zu spalten. Dies macht es aber an anderer, fest definierter Stelle des Doppelstrangs. So schneidet es weiter hinten, dass wieder ein neues "sticky end" entsteht. Dieses Ende ist dann durch eine Basenfolge charakterisiert, die wiederum komplementär zur Ja-Information eines anderen Kodierungsmoleküls ist. Somit setzt sich dieser Kettenprozess weiter, so dass nach und nach alle abzuprüfenden Gendefekte der Boten-RNA am Diagnose-Molekül zur Auswertung gelangt sind. Hätten es die Forscher bei der Hybridisierung gelassen, könnte das Schneide-Enzym nicht arbeiten und die Kette wäre nach dem ersten Schritt abgebrochen.

Normalerweise gibt es zwei Möglichkeiten, wie der Prozess enden kann: Erstens, wenn alle Kodierungsmoleküle mit einer Ja-Kodierung mit dem Diagnose-Molekül reagieren konnten, so dass dieses bis auf den Loop abgebaut wurde. Hier sagt die Sonde "Ja". Zum anderen, sobald ein Kodierungsmolekül, das den Basencode für einen negativen Befund trägt, an ein überstehendes Ende angreifen will. Da hier die sticky ends nicht passen, bleiben das Diagnose-Molekül intakt und das Medikament im Loop verborgen, es wird nicht gebraucht. Dies bedeutet die Antwort "Nein".

Resultat sichtbar durch Gel-Elektrophorese

Im letzten Schritt der Krebsanalyse geben die Wissenschaftler die Diagnose-Moleküle aller eingesetzten Sonden in ein gemeinsames Elektrophorese-Gel, mit dem die Molekülmassen sehr exakt bestimmt werden können. Hier-bei nutzen Forscher aus, dass DNA-Moleküle elektrisch geladen sind. Bei angelegter Gleichspannung wandern die Teilchen durch die Poren des Gels zum Pluspol. Die Geschwindigkeit ist von der Molekülmasse abhängig, so dass sich die Diagnose-Moleküle ihrer Länge entsprechend im Gel sortiert werden. Die Stellen, an denen sich nach Abschalten der Spannung Diagnose-Moleküle angereichert haben, lassen sich mit einem Marker einfärben. Eine positive Krebsdiagnose liegt dann vor, wenn sich an einem Ort im Gel, an dem kleine DNA-Fragmente erwartet werden, eine tiefe Färbung zeigt.

Die Kodierungs-DNA, an der das Restriktionsenzym sitzt, gewinnen die Wissenschaftler aus Israel zurück, in dem sie die Temperatur der Bio-Sonde entsprechend regeln. Denn die meisten Enzyme sind bei Körpertempera-tur aktiv. Wird es heißer, zerfallen sie und die DNA bleibt als stabiler Reaktionspartner erhalten. Auf diese Wei-se kann sie wieder am Prozess teilnehmen. Leider hat der molekulare Winzling bislang einen großen Nachteil: Egal, wie die Diagnose ausfällt, arbeitet er nur ungefähr eine Stunde, dann zersetzt sich die Boten-RNA.



Der Vorteil dieser Therapie: Sie sei für den Menschen vollkommen schmerzfrei, heißt es. Ein Patient, mit Milli-arden dieser Minirechner "geimpft", würde vom heilenden Abwehrkampf in seinem Körper nahezu nichts mer-ken. Lloyd Smith von der University of Wisconsin in Madison, USA, beurteilt dieses Ergebnis positiv, meint, dass sich solche Module zur Schlüsselanwendung für DNA-Computer entwickeln könnten. Jedoch schränkt Ehud Shapiro kritisch ein, sie seien "von einer klinischen Anwendung noch Jahrzehnte entfernt". Denn was im Labor bislang mit Lungen- und Prostatakrebszellen hervorragend funktioniert, ist lange nicht geeignet für eine Anwendung beim Menschen. Langfristig hoffen die Weizmann-Forscher jedoch, diese Methode auf weitere Krebsarten ausdehnen zu können.

"Die Arbeit der Wissenschaftler um Ehud Shapiro leistet einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung miniatu-risierter biokompatibler DNA-Computer, die Reparaturaufgaben im menschlichen Körper selbsttätig ausführen können", urteilt Thomas Hinze, der an der Technischen Universität Dresden Biorechner und ihre Anwendungen in der Informatik erforscht. "Solche DNA-Computer besitzen ein großes Potenzial in der medizinischen Dia-gnostik." Und der Dortmunder Informatiker Udo Feldkamp bestätigt: "Shapiros Methode ist intellektuell sehr brillant und äußerst knifflig."

Eine neue Methode (5) entwickelten Michal Soreni und seine Kollegen vom Technion-Institut in Haifa, Israel. Sie koppelten die Eingabe-DNA-Moleküle an einen goldbeschichteten Chip. Dieser berührt bei jedem Rechen-schritt nur die gerade benötigten "Programm-Moleküle". Auf diese Weise werden die zahlreichen parallelen Rechenoperationen erst möglich. Laut Studienleiter Ehud Keinan eignet sich sein Biocomputer vor allem für komplizierte Verschlüsselungen.

Literatur über und Experten für Biorechner im deutschsprachigen Raum
[1] TU Dresden, Fakultät Informatik, Institut für Theoretische Informatik, Arbeitsgruppe Computing with Mole-cules (6), Dr. Monika Sturm, Dr. Thomas Hinze
[2] Fraunhofer Gesellschaft Biomolekularer Informationsverarbeitung BIOMIP, Schloss Birlinghoven, Sankt Augustin, offiziell: Ruhruniversität Bochum (7), Prof. John S. McCaskill
[3] Universität Dortmund, Fachbereich Informatik (8), Prof. Wolfgang Banzhaf, Udo Feldkamp
[4] Universität Leiden (9) (NL), Prof. Rozenberg

Thomas Hinze, Monika Sturm, Rechnen mit DNA ? Eine Einführung in Theorie und Praxis. Oldenbourg Wis-senschaftsverlag München, 316 S., 2004, ISBN 3-486-27530-5
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