Die Nanotechnologie (Nano = griech.: Zwerg) ist wie die Gen- und Biotechnologie eine revolutionäre und interdisziplinäre Schlüsseltechnologie mit hohem Innovations- und Anwendungspotenzial in unterschiedlichsten Bereichen. Ein paar Beispiele:
Bio-Medizin:
IBM hat in Kooperation mit der Universität Basel einen prototypischen Nanoroboter (Nanobot) entwickelt, der innerhalb des Körpers nach Krebszellen sucht und sie durch Injektion vergiftet. Der Nanobot kann genauso gut zur multidimensionalen 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 neuronen-elektronische Roboterhirne, die ähnlich dem menschlichen Hirn funktionieren; mit einem wesentlichen Unterschied: Die biologischen Neuronen sind durch elektronische ersetzt und arbeiten deshalb millionenfach schneller.
Der Artikel von Dr. Volker Halstenberg gibt eine leicht verständliche und unterhaltsame Einführung in die Möglichkeiten und Risiken einer der interessantesten Zukunftstechnologien.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Grundprinzip
- 2. Handwerkszeug
- 3. Netzwerk-Zirkularitäten und emergente Phänomene
- 4. Nanotechnologiemarkt heute
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit bietet einen Überblick über die Nanotechnologie, ihre Prinzipien, Werkzeuge und Anwendungen. Sie beleuchtet das enorme Potenzial dieser Technologie und ihre weitreichenden Auswirkungen auf verschiedene Industriezweige und Lebensbereiche. Der Fokus liegt auf der Darstellung der Vernetzung und Interaktion verschiedener wissenschaftlicher und technischer Disziplinen im Kontext der Nanotechnologie.
- Grundprinzipien der Nanotechnologie und Manipulation atomarer und molekularer Bausteine
- Wichtige Werkzeuge und Methoden der Nanotechnologie, insbesondere Rastersondenverfahren
- Anwendungen der Nanotechnologie in verschiedenen Bereichen wie Gentechnik, Biomedizin, Elektronik und Materialwissenschaften
- Vernetzungseffekte und emergente Phänomene im Kontext der Nanotechnologie
- Der aktuelle Stand des Nanotechnologiemarktes
Zusammenfassung der Kapitel
1. Grundprinzip: Dieses Kapitel erläutert die grundlegenden Prinzipien der Nanotechnologie, die darin bestehen, die elementaren Bausteine der Materie gezielt zu manipulieren und für verschiedene Zwecke zu nutzen. Es werden die zwei Hauptansätze beschrieben: die Nachahmung autopoietischer Prozesse aus der belebten Natur und die Miniaturisierung von Strukturen in der unbelebten Welt. Die Kapitel verdeutlicht, dass Nanotechnologie im Wesentlichen auf dem Verständnis und der gezielten Steuerung von atomaren und molekularen Prozessen basiert, wobei das Periodensystem der Elemente als "Baukasten" dient. Der evolutionäre und der artifizielle Ansatz werden vorgestellt, wobei Beispiele wie Biochips und molekulare Schaltkreise die Möglichkeiten illustrieren.
2. Handwerkszeug: Dieses Kapitel beschreibt die zentralen Werkzeuge der Nanotechnologie, vor allem die auf dem Rastertunnelmikroskop basierenden Rastersondenverfahren. Diese ermöglichen die Manipulation einzelner Atome und Moleküle, die Anordnung zu neuen Strukturen und die Herstellung von Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Es werden Beispiele wie die Entwicklung von Nanorobotern zur Krebsbekämpfung, Biochips zur BSE-Erkennung und die Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen für die Molekularelektronik genannt. Die interdisziplinäre Natur der Nanotechnologie wird hervorgehoben, indem Anwendungen in der Gentechnik, Biomedizin, Bioinformatik, Nanobiopharmazie, Kosmetik, Umweltschutz, Elektronik, Robotik, Informationstechnik, Feinmechanik, Chemie und Materialwissenschaften detailliert dargestellt werden. Das Kapitel unterstreicht das immense Innovationspotential und die revolutionäre Bedeutung der Nanotechnologie.
3. Netzwerk-Zirkularitäten und emergente Phänomene: In diesem Kapitel wird die weitreichende Vernetzung und Interaktion der Nanotechnologie mit anderen wissenschaftlichen und technologischen Bereichen wie Gentechnik, Künstliche Intelligenz, Computerwissenschaften, Quantenmechanik, Molekularelektronik und Robotik betont. Die gegenseitigen Beeinflussungen und Rückkopplungen dieser Disziplinen werden hervorgehoben. Das Kapitel beschreibt, wie sich diese Vernetzungen zu emergenten Phänomenen verstärken und zu unvorhergesehenen Entwicklungen führen können, wobei die Grenzen zwischen Wahrscheinlichkeit und Unmöglichkeit verschwimmen. Die potenziellen Folgen dieser Dynamik werden angedeutet.
4. Nanotechnologiemarkt heute: Dieses Kapitel gibt einen kurzen Einblick in den bereits bestehenden Markt für Nanotechnologieprodukte. Es nennt Beispiele für alltägliche Anwendungen, wie kratzfeste Autolacke, selbstreinigende Oberflächen und abdunkelbare Fensterscheiben. Dies verdeutlicht, dass Nanotechnologieprodukte bereits in vielen Bereichen des täglichen Lebens integriert sind und ihren festen Platz im Markt gefunden haben.
Schlüsselwörter
Nanotechnologie, Nanomaterialien, Rastersondenverfahren, Gentechnik, Biomedizin, Molekularelektronik, Robotik, Materialwissenschaften, Emergente Phänomene, Marktpotenzial.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Dokument: "Kompakte Übersicht Nanotechnologie"
Was ist der Inhalt dieses Dokuments?
Dieses Dokument bietet eine umfassende Übersicht über die Nanotechnologie. Es beinhaltet ein Inhaltsverzeichnis, die Zielsetzung und Themenschwerpunkte, Zusammenfassungen der einzelnen Kapitel und Schlüsselbegriffe. Die Arbeit beleuchtet die Prinzipien, Werkzeuge und Anwendungen der Nanotechnologie und ihren Einfluss auf verschiedene Bereiche.
Welche Kapitel umfasst das Dokument?
Das Dokument besteht aus vier Kapiteln: 1. Grundprinzip, 2. Handwerkszeug, 3. Netzwerk-Zirkularitäten und emergente Phänomene, und 4. Nanotechnologiemarkt heute.
Was wird im Kapitel "Grundprinzip" behandelt?
Kapitel 1 erklärt die fundamentalen Prinzipien der Nanotechnologie, die gezielte Manipulation atomarer und molekularer Bausteine. Es werden die Nachahmung autopoietischer Prozesse und die Miniaturisierung von Strukturen beschrieben, sowie der evolutionäre und artifizielle Ansatz mit Beispielen wie Biochips und molekularen Schaltkreisen.
Worüber informiert Kapitel "Handwerkszeug"?
Kapitel 2 beschreibt die wichtigsten Werkzeuge der Nanotechnologie, insbesondere Rastersondenverfahren. Es werden Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Gentechnik, Biomedizin, Bioinformatik, Nanobiopharmazie, Kosmetik, Umweltschutz, Elektronik, Robotik, Informationstechnik, Feinmechanik, Chemie und Materialwissenschaften detailliert dargestellt. Beispiele wie Nanoroboter und Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden genannt.
Was ist der Schwerpunkt von Kapitel "Netzwerk-Zirkularitäten und emergente Phänomene"?
Kapitel 3 konzentriert sich auf die Vernetzung der Nanotechnologie mit anderen Disziplinen wie Gentechnik, Künstlicher Intelligenz und Quantenmechanik. Es werden die gegenseitigen Beeinflussungen und die Entstehung von emergenten Phänomenen mit unvorhergesehenen Entwicklungen diskutiert.
Worum geht es im Kapitel "Nanotechnologiemarkt heute"?
Kapitel 4 gibt einen kurzen Überblick über den aktuellen Nanotechnologiemarkt und nennt Beispiele für alltägliche Anwendungen wie kratzfeste Lacke und selbstreinigende Oberflächen.
Welche Schlüsselbegriffe werden im Dokument behandelt?
Wichtige Schlüsselbegriffe sind Nanotechnologie, Nanomaterialien, Rastersondenverfahren, Gentechnik, Biomedizin, Molekularelektronik, Robotik, Materialwissenschaften, Emergente Phänomene und Marktpotenzial.
Welche Zielsetzung verfolgt das Dokument?
Das Dokument soll einen Überblick über die Nanotechnologie, ihre Prinzipien, Werkzeuge und Anwendungen bieten und das enorme Potenzial dieser Technologie sowie ihre weitreichenden Auswirkungen aufzeigen. Ein Fokus liegt auf der Vernetzung verschiedener wissenschaftlicher und technischer Disziplinen im Kontext der Nanotechnologie.
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- Dr. Volker Halstenberg (Author), 2005, Nanotechnologie heute - morgen - übermorgen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/46277
