Meilensteine der Nanotechnologie

Hände in Schutzhandschuhen halten einen durchsichtigen, mit roter Flüssigkeit gefüllten Behälter

Nanotechnologie

Meilensteine der Nanotechnologie

Von Franziska Badenschier

Die Nanotechnologie gilt als eine der wichtigsten Zukunftstechnologien. Dabei ist sie eine sehr junge Disziplin: Seit gerade einmal einem halben Jahrhundert wird die Nanowelt erkundet, der Nutzen für Mensch und Maschine kam und kommt erst mit der Zeit. Die folgende Chronik stellt die wichtigsten Meilensteine der Nanotechnologie zusammen.

1959: "There is plenty of room at the bottom"

Bei einer Tagung der "Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft" hält der Physiker Richard P. Feynman einen Vortrag, der später als Gründungsschrift der Nanotechnologie angesehen werden wird: "There is plenty of room at the bottom" lautete die Überschrift, zu Deutsch etwa: "Dort unten ist noch viel Raum".

So sei es beispielsweise überhaupt kein Problem, alle 24 Bände der Encyclopaedia Britannica auf einen Stecknadelkopf zu drucken, war Feynman überzeugt. Außerdem sagte Feynman: "Die Prinzipien der Physik, soweit ich das sehe, sprechen nicht gegen die Möglichkeit, die Dinge Atom für Atom zu bewegen." Das Wort "nano" kam jedoch nicht ein einziges Mal vor.

1974: Ein Japaner prägt den Begriff "Nanotechnologie"

Der japanische Ingenieurwissenschaftler Norio Taniguchi publiziert 1974 einen Fachaufsatz, in dem das erste Mal der Begriff "Nano-Technology" auftaucht. In dem Bericht beschreibt Taniguchi, wie Materialien in Dimensionen von weniger als einem Milliardstel Meter, das heißt kleiner als einem Nanometer, angewendet werden könnten.

1982: Binnig und Rohrer: Rastertunnelmikroskop

1982 entwickeln der Deutsche Gerd Binnig und der Schweizer Heinrich Rohrer das Rastertunnelmikroskop. Optische Mikroskope reichen nur bis zu einer Auflösung von etwa 250 Nanometern. Da ein Atom aber nur etwa 0,1 Nanometer groß ist, reichen die Linsen nicht. Ein Rastertunnelmikroskop "sieht" die Atome zwar auch nicht – aber es fühlt sie sozusagen.

Der Schweizer Physiker Heinrich Rohrer (links) und sein deutscher Kollege, der Physiker Gerd Binnig, freuen sich 1986 über die Mitteilung, den Nobelpreis für Physik zu erhalten.

Nobelpreisträger Rohrer (links) und Binnig

Dazu tastet eine sehr feine Spitze die zu mikroskopierende Oberfläche ab. Dabei wird eine elektrische Spannung zwischen der Spitze und der Probenoberfläche angelegt, der sogenannte Tunnelstrom. Die Spitze bewegt sich dann über die Probe.

Weil die elektrische Spannung gleich bleibt, bleibt auch der Abstand zwischen der Spitze und der Probe immer gleich. So entsteht ein Höhenprofil, das ein Computer schließlich in ein dreidimensionales Bild umwandelt. Für diese Entwicklung erhielten die beiden Forscher Binnig und Rohrer 1986 den Nobelpreis für Physik.

1985: Die Fullerene werden weltweit bekannt

1985 präsentieren die US-Amerikaner Robert F. Curl undRichard E. Smalley sowie der Brite Harold W. Kroto in der Wissenschaftszeitschrift "Nature" die Fullerene. Das sind symmetrische Moleküle aus Kohlenstoffatomen, die wie ein winziger Fußball aussehen. Das Fulleren aus 60 Kohlenstoffatomen (C60) hat sogar exakt wie ein Fußball zwölf Fünfecke und 20 Sechsecke.

Für ihre Entdeckung erhalten die drei Forscher 1996 den Nobelpreis für Chemie. Einer wurde dabei jedoch übergangen: Eiji Osawa. Der japanische Chemiker hatte bereits 1970 die Existenz dieser Fußball-Moleküle theoretisch vorhergesagt und berechnet. Weil seine wissenschaftlichen Publikationen dazu aber nur auf Japanisch erschienen, wurde er nicht weiter beachtet.

Eine Computergrafik zeigt ein Fulleren-Molekül aus 60 Kohlenstoffatomen, das exakt wie ein Fußball aus zwölf Fünfecken und 20 Sechsecken aufgebaut ist.

Fulleren: das Fußball-Molekül im Nanomaßstab

1986: Das Buch "Engines of Creation"

"Denkende Maschinen", "Maschinen der Zerstörung" und "Maschinen der Heilung": So heißen drei Kapitel aus dem Buch "Engines of Creation", zu Deutsch etwa "Maschinen der Schöpfung". Darin beschreibt der Nanotechnologie-Pionier Kim Eric Drexler für Laien verständlich, was Nanotechnologie ist und wie sie sich auf die Zukunft auswirken könnte. Die Ideen sind visionär. Zahlreiche Forscher wenden sich daraufhin der Nanotechnologie zu.

1989: Atome werden gezielt manipuliert

35 einzelne Xenon-Atome bilden auf einer Nickel-Eiskristall-Oberfläche den Schriftzug "IBM": Das gelingt 1989 Don Eigler, indem er gezielt einzelne Atome manipuliert. Dabei hilft ihm das Rastertunnelmikroskop, das auch Rasterkraftmikroskop genannt wird.

2001: Nanotechnologie als nationale Aufgabe

In den USA startet die Nationale Nanotechnologie Initiative. Diese Initiative erarbeitet den Rahmen für ein umfangreiches Forschungs- und Entwicklungsprogramm zur Nanotechnologie. Dabei werden mehrere Nanoforschungszentren aufgebaut und auch Bildungszentren, in denen Bürger über die Nanotechnologien informiert werden. Damit wird die aufstrebende Wissenschaft zur nationalen Aufgabe.

Ähnliche Initiativen kommen auch in Europa auf. Sie sind zwar weniger ambitioniert, zielen aber ebenso darauf ab, im Bereich der Nanotechnologie eine Spitzenforschung zu etablieren.

2003: Erster Nanoschaltkreis und der Ruf nach einem Moratorium

Wissenschaftler der Universität Berkeley konstruieren den ersten integrierten Schaltkreis aus Nanoröhren. Diese auch "Nanotubes" genannten Gebilde bestehen nur aus Kohlenstoff-Atomen. Im gleichen Jahr fordert die ETC-Group (Action Group on Erosion, Technology and Concentration), eine Organisation zur Bewertung der Biowissenschaften, ein Moratorium für die Nanotechnologie.

Der Geschäftsführer dieser kanadischen Aktionsgruppe sagte in einem Interview mit der Basler Zeitung: Das Moratorium solle so lange in Kraft bleiben, "bis sich die Forscher auf ein gemeinsames Vorgehen im Umgang mit Nanotechnologie geeinigt haben und Studien gezeigt haben, dass sie sicher ist."

Grafische Darstellung einer Nanoröhre in Blau.

Aufstrebende Wissenschaft

2006 erneuerte die Gruppe ihre Forderung: In Deutschland wurde der Badreiniger "Magic Nano" zurückgerufen, nachdem mindestens 77 Menschen über Atembeschwerden bei der Anwendung klagten. Ein Nanomoratorium wurde jedoch nie durchgesetzt.

Weiterführende Infos

Stand: 23.12.2016, 13:00

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