Zur Herstellung von Nanoprodukten werden zwei Forschungs- und Entwicklungswege verfolgt, ein evolutionärer und ein artifizieller:

• Zum Einen versucht man die in der belebten Natur ablaufenden autopoietischen Prozesse zu verstehen und die gewonnenen Erkenntnisse für nanotechnologische Innovationen in den Life Science zu nutzen. (Biochips, Vektorsysteme, etc.)

• Zum Anderen dringt man in der unbelebten Welt durch kontinuierlich kleiner werdende Materialstrukturen (Beispiel: Mikroprozessoren) in Nanodimensionen vor. Die Chicagoer Firma Molecular Electronics z. B. hat im Labor einen molekülgroßen Schaltkreis entwickelt, der Daten speichert und wiedergibt.

(Neueste Informationen zum >Nanothema< im Journal of Nanoscience and Nanotechnology sowie unter www.foresight.org und unter www.aspbs.com) 2. Handwerkszeug

Wichtigste Handwerkszeuge der Nanotechniker sind die auf dem Prinzip des Rastertunnelmikroskops aufbauenden Rastersondenverfahren. Damit können einzelne Atome und Moleküle sozusagen wie Billardkugeln hin und hergeschoben, nach Belieben verändert und zu neuen, ungewöhnlichen Strukturkomplexen angeordnet werden. Auf diese Weise entstehen Materialien, Schaltkreise, Systeme und Maschinen mit phantastischen neuen Eigenschaften, bis hin zu Supercomputern im Teilchenformat.

„Electronic nanocomputers will likely be thousands of times faster than electronic microcomputers - perhaps hundreds of thousands of times faster … Increased speed through decreased size is an old story in electronics.“ E. Drexler

Nano- ist gleich Gen- und Biotechnologie eine revolutionäre und interdisziplinäre Schlüsseltechnologie mit hohem Innovations- und Anwendungspotenzial in unterschiedlichsten Bereichen. Ein paar Beispiele:

Gentechnik: Mittels einer >Genpistole< (Gene-Gun) können DNA-präparierte Nanopartikel mit hoher Geschwindigkeit in bestimmte Zellkörper geschossen werden. Bio-Medizin: IBM hat in Kooperation mit der Universität Basel einen prototypischen Nanoroboter (Nanobot) entwickelt, der innerhalb des Körpers nach Krebszellen sucht und sie

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durch Injektion vergiftet. Der Nanobot kann genauso gut zur multi-dimensionalen Krankheitsprophylaxe eingesetzt werden.

Bioinformatik: Bahnbrechend könnte der Biochip des Joint Ventures zwischen der Prionics AG (www.prionics.ch/) und dem Centre Suisse d’Electronique et de Mikrotechnique (CSEM) sein, der BSE bei einem Rind erkennt. Das Besondere an dem Chip: Er weist in Echtzeit nach, ob das Blut von einem gesunden oder kranken Rind stammt. Nanobiopharmazie: Entwicklung von Designermolekülen, Screeningverfahren und neuen galenischen Transportsystemen zur Wirkungs-Optimierung von Arzneimitteln. Kosmetik: Zum Beispiel Nanotitanpartikel in Sonnencremes als UV-Schutz. Umweltschutz: Der vom Institut für technischen Umweltschutz der TU Berlin entwickelte Nanopartikelfilter spürt selbst feinste Verunreinigungen bis hin zu Einzelmolekülen auf, die von herkömmlichen Verfahren nicht feststellbar sind. Solche Filter sorgen für eine bessere Umweltverträglichkeit industrieller Abwässer. Elektronik und Robotik:

• In der Molekularelektronik setzt man auf Nanoröhrchen aus Kohlenstoff, die aus zylindrisch aufgerollten Graphitebenen bestehen. Damit wurden jüngst Dioden, Transistoren und einfache logische Schaltkreise gefertigt. Morgen vielleicht Mini-Supercomputer und neuronenelektronische Roboterhirne, die ähnlich dem menschlichen Hirn funktionieren; mit einem wesentlichen Unterschied: Die biologischen Neuronen sind durch elektronische ersetzt und arbeiten deshalb millionenfach schneller.

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• Weil sich aus der Spitze eines Nanoröhrchens bei relativ kleinen Spannungen hohe Ströme gewinnen lassen, eigenen sie sich auch bestens als Elektronenquelle für flache Displays. • Ein weiteres Beispiel für Miniaturisierung ist die Verwendung von Licht mit kürzeren Wellenlängen für die Lithographie. Mit extrem kurzwelliger ultravioletter Strahlung von 13 Nanometern (EUV-Licht) können Strukturen von ca. 30 Nanometern gefertigt werden. Informationstechnik: Hochdichte Datenspeicher (Terabit-Chip), Quantenfilm-Laser. Feinmechanik: Ultrapräzisionsmaschinen mit hohem Durchsatz, Analyse- und Positioniersysteme.

Chemie: Nanopartikel-Herstellung (Kolloide, Pigmente, Dispersionen, Pulver, Kristalline, Emulsionen), Supramolekulare Einheiten, Polymere Komposit-Werkstoffe, Korrosionsinhibitoren.

Materialwissenschaften: Entwicklung neuer und Verbesserung traditioneller Materialstoffe und Oberflächenbeschichtungen. Als Baustein mit erstaunlichen physiko-chemischen Eigenschaften könnte sich das DNA-Molekül als universelles Konstruktionsmaterial für die Nanotechnologie erweisen. Denkbar wäre etwa die komplexe Synthese aus Festkörpern, die sich durch bestimmte Geometrie- und Oberflächen-Eigenschaften auszeichnen und DNA-Molekülen. Evolutionäre Ordnungs- und Selbstorganisations-Strukturen würden somit technisch nutzbar gemacht.

Durch Biokomposite aus Biopolymer-vernetzten keramischen Nanopartikeln entstehen völlig neuartige Funktionswerkstoffe.

Wissenschaftler der University of Texas in Dallas haben ein spezielles Garn entwickelt (Nature Bd. 423, S. 703), das im Wesentlichen aus reinem Kohlenstoff in Form winziger Nanozylinder besteht. Das Garn ist zwanzigmal so zugfest wie Stahl, dabei enorm flexibel, leitet Wärme doppelt so gut wie Diamant und Strom setzt es nur den Bruchteil des Widerstands von Kupfer entgegen.

Überzieht man die Garnfaser mit einem Elektrolyten, erhält man einen Kondensator, der größere Ladungsmengen speichern kann. Textilien, die vollständig aus dem Supergarn

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gefertigt sind, könnten genügend Strom für kleinere elektronische Geräte wie Handys, Organizer etc. liefern.

Neben intelligenter Kleidung könnte man mit dem Garn auch hochmodische kugelsichere Westen und Anzüge herstellen.

Raumfahrt: Urbarmachung anderer Planeten über Rohstoffgewinnung und Materialsynthese ("Terraforming"); Errichtung eines Weltraumlifts mit Hilfe ultrafester Nanomaterialien; extreme Miniaturisierung und Integration von Raumfahrtsystemen im Sinne eines "fliegenden Chips".

Drucktechnik: Nanopartikel-beschichtete Druckrollen müssen wesentlich seltener gereinigt werden als bisher: Weniger Stillstandzeiten, geringere Kosten. 3. Netzwerk-Zirkularitäten und emergente Phänomene

Die Aufzählung - sie ließe sich problemlos fortsetzen - zeigt das gewaltige Potenzial der Wissenschaft vom Winzigen. Kaum ein Industrie- und Lebensbereich, der nicht tangiert wird. Der Querschnitt zeigt auch das Vernetzungs- und Interaktionspotenzial wissenschaftlichtechnischer Revolutionen und ihrer praktischen Konsequenzen. Die Nanotechnologie beeinflusst die Gentechnik und die Gentechnik die Nanotechnologie. Beide haben Auswirkungen auf die Artificial Intelligence, die ihrerseits mit den Computerwissenschaften, der Quantenmechanik, der Molekularelektronik und der Robotik interagiert. Der (potenzielle) Quantenrechner beflügelt die Informationswissenschaften, die Proteomik und die Pharmakogenomik, die alle vier mit der Nanotechnologie rückgekoppelt sind. Usw. usw. Alles überschneidet, durchdringt, vernetzt, beeinflusst und potenziert sich, schaukelt sich auf zu emergenten Phänomenen. Unwahrscheinliches wird wahrscheinlich. Unmögliches möglich. Kontrollierbares unkontrollierbar.

Wohin solche Vernetzungs-Dynamiken führen können, spekuliert der Anhang am Ende dieses Artikels. 4. Nanotechnologiemarkt heute

Basale Nanoprodukte sind längst auf dem Markt: Dass Auspuffrohre nicht mehr rosten, Autolacke kratzfest sind, Spiegel nicht mehr anlaufen, Fensterscheiben stufenlos abgedunkelt werden können, Duschwände und Kacheln Schmutz und Wasser abperlen lassen und

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