Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

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2 Allgemeines zur Nanotechnologie 4 Abb. 2.1: Eine Reise in die Nanowelt [Fut] .
2.1 Was ist Nanotechnologie? Größe von einen Nanometer. Somit könnte man die mittelalterlichen Glashersteller wie auch Einstein als Nanowissenschaftler bezeichnen. „Neu an der aktuellen gegenwärtigen Nanowissenschaft sind [jedoch] die energische Ausrichtung auf die gerade entstehende an- wendungsorientierte Technologie und die Entwicklung der dazu erforderlichen Werkzeuge“ [Bro06b, Seite 27]. Doch was verbirgt sich nun genau hinter dem Wort Nanotechnologie? Der über Jahre hinweg unklare Begriff Nanotechnologie wurde schließlich durch den Aus- schuss „National Nanotechnology Initiative“ wie folgt definiert: 1. „Die Nanotechnologie beinhaltet Forschung und technologische Entwicklung im Be- reich von 1 nm bis 100 nm. 2. Die Nanotechnologie erzeugt und bedient sich Strukturen, die aufgrund ihrer Größe völlig neue Eigenschaften aufweisen. 3. Die Nanotechnologie beruht auf der Fähigkeit, im atomaren Maßstab zu kontrollieren und zu manipulieren“ [Bro06b, Seite 27]. Ein Zitat von Mark Reed erscheint in diesem Zusammenhang ebenfalls interessant [Bro06b, Seite 27]: „Die physikalische Intuition versagt in der Nanowelt kläglich. . . . man beobachtet eine Anzahl ungewöhnlicher Effekte. Beispielsweise verhalten sich ganz gewöhnliche Elektronen in der Nanowelt seltsam: Es ist, als ob man Tennisbälle gegen eine geschlossene Garagentür wirft, und der Ball kommt auf der anderen Seite heraus.“ Dieses Zitat zeigt deutlich, dass die klassische Physik die Nanowelt nicht mehr beschreiben kann. Die physikalischen Gesetzmäßigkeiten unserer Alltagserfahrungen verlieren immer mehr an Bedeutung und andere Effekte haben einen immer größeren Stellenwert [Wau03, Seite 5]. So spielen beispielsweise in makroskopischen Systemen Gravitationskräfte eine bedeutende Rolle, während diese bei Systemen in Mikrometerabmessungen kaum mehr relevant sind. Hier dominieren die Wechselwirkungen zwischen den Oberflächenatomen. Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht darin, dass die Anzahl der Oberflächenatome im Vergleich zu den Atomen in einem festen Volumen nicht mehr vernachlässigt werden darf. Hieraus ergeben sich vollkommen neue chemische sowie physikalische Eigenschaften, was auch im Folgenden beispielsweise dargestellt werden soll. 5
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Ferrofluide, Magnetismus und Curie-
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Physikalische Anforderungen an ein
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