Thematische Woche 4. Klassen Strahlung - Kantonsschule Trogen

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Thematische Woche - Chemie - 4. Klassen Strahlung – Pflanzenfarbstoffe – Nanotechnologie Kantonsschule Trogen 10
Thematische Woche - Chemie - 4. Klassen Strahlung – Pflanzenfarbstoffe – Nanotechnologie Nanotechnologie Wie klein ist „nano“? Was ist Nanotechnologie? Weshalb Nano? Die Definition von Nano § Nano wurde aus dem Griechischen abgeleitet (nanos = Zwerg) § 1 Nanometer = 1/1‘000‘000 mm ≈ 3 Gold-Atome § 10 0 m = 1.0 = 1 m (1 Meter) § 10 -3 m = 0.001 m = 1 mm (1 Millimeter) § 10 -6 m = 0.000 001 m = 1 µm (1 Mikrometer) § 10 -9 m = 0.000 000 001 m = 1 nm (1 Nanometer) Was ist Nanotechnologie? Die Nanotechnologie … § … beinhaltet Forschung und technologische Entwicklung im Bereich von 1 nm bis 100 nm § … erzeugt und bedient sich Strukturen, die aufgrund ihrer Grösse völlig neue Eigenschaften aufweisen § … beruht auf der Fähigkeit, im atomaren Massstab zu kontrollieren und zu manipulieren § … verbindet die klassischen Gebiete Chemie, Physik und Biologie Nanotechnologie in Konsumprodukten (Beispiele) § § § § TiO 2 als UV-Schutz: Nanopartikel in Sonnencremes und Kosmetika SiO 2 als Additiv für kratzfeste Lacke und Farben Nano-Silber (antimikrobielle Wirkung & Geruchsunterdrückung Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs) eingelagert im Rahmenmaterial eines Tennisschlägers, zur Erhöhung der Stabilität Woher kommen Nanopartikel? § § § Nanopartikel aus natürlichen Quellen Ø Vulkanausbrüche Ø Waldbrände Ø Sandstürme Nanopartikel durch den Menschen verursacht Ø Zigarettenrauch Ø Verkehr (Dieselfahrzeuge) Ø Industrie Industrielle Erzeugung von Nanostrukturen Ø Top-down Ø Bottom-up Erzeugung von Nanostrukturen Top-down: Erzeugung nanoskaliger Strukturen durch Verkleinerung bzw. durch ultrapräzise Materialbearbeitung Bottom-up: Aufbau von komplexen Strukturen aus einzelnen Atomen oder Molekülen häufig in Selbst-Organisation (self-assembly) Weshalb Nano? Neue Eigenschaften durch Verkleinerung § Kleinere Partikel reagieren meist anders mit ihrer Umgebung als grosse Partikel. § Ab einer gewissen Grösse können sich zum Beispiel die Farben der Partikel verändern, da sie anders auf die Energie aus dem Licht reagieren als grosse Partikel. § Kleinere Partikel können andere magnetische Eigenschaften besitzen. Die Anwendungen der Nanotechnologie haben sich zum Ziel gesetzt, diese Eigenschaften von kleinen Partikeln praktisch zu nutzen. Beispiel für neue Eigenschaften § Aluminium: Ø Alu-Folie ist chemisch sehr stabil und darum wenig reaktionsfreudig. Ø Alu-Nanopartikel verbrennen dagegen explosionsartig und werden als Raketentreibstoff eingesetzt. Kantonsschule Trogen 11
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