Treffpunkt Nanowelten

Die Nanotechnologie wirkt als Querschnittstechnologie in nahezu alle Wissenschaftsdisziplinen und Wirtschaftsbranchen hinein. Neben der Entwicklung leistungsfähigerer, langlebigerer oder funktionsoptimierter Gebrauchsgüter stellen sich Nanotechnologen in der Grundlagen- und Produktionsforschung nicht zuletzt drei großen Herausforderungen unserer Zeit: Der ressourcenschonenden Energiegewinnung, dem Umweltschutz und der wirksamen Bekämpfung von Krebserkrankungen.

Beispiel: Gesundheit/Ernährung/Landwirtschaft

Symbol für den Themenbereich Medizin

Von derzeit 30.000 bekannten Erkrankungen des Menschen ist heute erst rund ein Drittel behandelbar. Viele Krankheitsursachen können nur unter erheblichem Aufwand und mit eingeschränkter Verlässlichkeit nachgewiesen werden. Vor allem Viruserkrankungen und Krebsleiden stellen Forscher und Ärzte vor gewaltige Herausforderungen. Die Gesundheitsversorgung der Zukunft soll schneller, sicherer, wirksamer und verträglicher werden. Um dieses Ziel zu erreichen, setzt man weltweit große Hoffnungen in die medizinischen Anwendungen der Nanotechnologie. Krebsbehandlungen mit Nanoteilchen zeigen bereits im klinischen Einsatz Erfolge, die Hoffnung machen. Medizintechnische Hilfsmittel werden durch Nanobeschichtungen hygienischer und verträglicher.

Auf dem Gebiet der Landwirtschaft können NanomaterialienNanomaterialien
Werkstoffe mit einer Abmessung oder Strukturierung unter 100 nm.
zu einer besseren Wirksamkeit von Pflanzenschutzmitteln ebenso wie zum genaueren Nachweis von Tier- und Pflanzenkrankheiten beitragen. Im Ernährungssektor zählen zu den vorrangigen Anwendungszielen etwa der Einsatz von selbstreinigenden Nanoschichten bei Herstellung, Lagerung und Transport von Nahrungsmitteln oder von Verpackungen mit neuen Funktionen.

Beispiel: Energie

Symbol für den Themenbereich Energie

Nanotechnologie verspricht für den Energiesektor Fortschritte in der Energieerzeugung, Energieumwandlung und Energiespeicherung. Weil die Vorräte an fossilen Energiequellen nicht ewig reichen, müssen erneuerbare Energien in absehbarer Zeit effizienter genutzt werden als heute. Wichtige Anwendungen für Nanoteilchen und Nanoschichten werden hier z. B. die Brennstoffzellen sein, in denen Strom durch eine chemische Reaktion erzeugt wird. Ebenso wichtig wird in Zukunft die Solarenergie sein. Bereits heute sorgen NanomaterialienNanomaterialien
Werkstoffe mit einer Abmessung oder Strukturierung unter 100 nm.
auf Verglasungen von Solarpanelen dafür, dass mehr Sonnenlicht in Strom oder Wärme umgewandelt wird. Energieeinsparung setzt nicht zuletzt auch an den Lichtquellen an. Leuchtdioden auf Basis von Nanoschichten liefern helleres Licht und verbrauchen erheblich weniger Strom als eine herkömmliche Glühlampe.

Beispiel: Klima- und Umweltschutz

Symbol für den Themenbereich Umweltschutz

Angesichts einer wachsenden Weltbevölkerung wird der Schutz unserer Umwelt immer wichtiger. Böden, Gewässer und Luft müssen von bereits eingebrachten Belastungen so wirkungsvoll wie möglich befreit werden. Darüber hinaus stehen wir vor der Aufgabe, die Ressourcen zukünftig noch schonender und verantwortungsvoller zu nutzen. Nanotechnologie kann dazu einen erheblichen Beitrag leisten. In der Chemischen Industrie werden z. B. heute schon NanomaterialienNanomaterialien
Werkstoffe mit einer Abmessung oder Strukturierung unter 100 nm.
eingesetzt, die Schadstoffe vermeiden helfen und den Rohstoffverbrauch reduzieren. Umweltverträgliche Nanoteilchen übernehmen als „chemische Helfer“ die Sanierung schadstoffbelasteter Böden mit enormer Zeitersparnis. Luftfilter aus Nanofasern binden Stäube in den Auspuffanlagen großer Fahrzeuge ebenso wie in Industriebetrieben.

Beispiel: Mobilität

Symbol für den Themenbereich Mobilität

Nanotechnologie kann an vielen Punkten dazu beitragen, das Automobil sicherer, komfortabler und nachhaltiger zu machen. Zahlreiche Anwendungen sind bereits industriell umgesetzt, beispielsweise Nanoruß in Autoreifen. „Nano“ filtert und reinigt Abgase, vergrößert die Oberfläche von Katalysatoren ohne dafür Edelmetalle zu verbrauchen und sorgt durch reibungsmindernde Zusätze und Beschichtungen für effizientere Motoren.

Ein weiteres vielversprechendes Gebiet ist die Elektromobilität, repräsentiert durch Brennstoffzellen oder Lithium-Ionenakkus. Die Anwendungschancen gehen sogar über das Auto hinaus: Nanoelektronik und neue Materialien können zukünftig zu geräuscharmen Straßen führen, die mit den Fahrzeugen Daten austauschen – Stichwort: „intelligente Straße“.

Beispiel: Kommunikation

Symbol für den Themenbereich Informations- und Kommunikationstechnik

Die Herstellung integrierter Schaltungen auf Basis der heutigen Siliziumtechnologie ist vergleichsweise kostenintensiv und aufwändig. Nanotechnologie eröffnet Möglichkeiten, mit Nanopartikeln oder -schichten Schaltkreise einfach auf Kunststoff-Folien oder andere Trägermaterialien aufzudampfen oder -zudrucken. Diese Technik wird beispielsweise zu noch dünneren Displays führen.

Abhörsichere Datenübertragung über große Strecken soll zukünftig durch die sogenannte Quantenkommunikation realisiert werden. Dabei werden Zustandsänderungen auf der Ebene der Materiebausteine selbst (Atome oder IonenIonen
Bei Ionen handelt es sich um Atome, die durch fehlende oder zusätzliche Elektronen eine elektrisch positive oder negative Ladung besitzen. Ein Kation ist ein positiv geladenes Ion; ein Anion dagegen negativ geladen.
) als Signale verarbeitet. Nanotechnologen arbeiten daran, für diese neuartige Technik Übertragungs- und Verstärkungssysteme zu entwickeln.

Beispiel: Sicherheit

Symbol für den Themenbereich Sicherheit

Jährlich entstehen durch Produktpiraterie weltweit wirtschaftliche Schäden in Höhe von rund 600 Milliarden US-Dollar. Davon betroffen sind keineswegs nur Konsumartikel wie Mode, Uhren oder Schmuck. Weit gravierender sind Fälschungen von Arzneimitteln oder Auto- und Flugzeugbauteilen, die Menschenleben in Gefahr bringen können. Produktinformations- und Schutzsysteme auf Basis von NanomaterialienNanomaterialien
Werkstoffe mit einer Abmessung oder Strukturierung unter 100 nm.
sichern den entscheidenden Vorsprung vor den Fälschern. Dabei können leuchtende Nanoteilchen, optische Schichten oder sogar biologische Bausteine eingesetzt werden um schwer imitierbare, unsichtbare Markierungen anzubringen.

Große Anstrengungen werden auch im Bereich des Katastrophen- und Zivilschutzes unternommen. Dies betrifft z. B. den Abbau von Umweltgiften mit der chemischen Nanotechnologie oder die Ausrüstung von Schutzkleidung mit neuen Funktionen.