Geschichte der Nanotechnologie
Die Nanotechnologie erlebte in den letzten Jahren einen ungeheuren
Zuwachs an Forschung und industrieller Entwicklung, aber auch an öffentlichem
Interesse. Dagegen erscheint die mediale Diskussion zur Zeit eher geleitet von
wenig fundierten Informationen, hier geht es im Wesentlichen entweder um faszinierende
Visionen im Bereich des Designs von Materialien auf atomarer und molekularer
Ebene oder aber um Risikoszenarien von zur Zeit noch kaum realisierbaren Anwendungen.
Die tatsächlich vorhandenen Entwicklungsschritte in der Hochtechnologie,
im Lebensmittelbereich, der Kosmetik oder der Landwirtschaft z.B. sind der
breiten Öffentlichkeit noch weitgehend unbekannt.
Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnologie
beschäftigen Wissenschaftler schon seit Jahren. Als Pionier der theoretischen
Grundlagen hierfür kann sicher der amerikanische Physik-Nobelpreisträger
Richard P. Feynman genannt werden - er beschrieb während eines Vortrages
im Jahre 1959 als Erster seine Visionen der Manipulation von Materie auf atomarer
Ebene. Kaum eine Technologie erregte in der Folgezeit die Fantasie zahlreicher
Wissenschaftler mehr als die Nanotechnologie. Der Begriff der Nanotechnik wurde
erstmals 1974 von dem Japaner Norio Taniguchi geprägt, der die revolutionären
Anwendungsmöglichkeiten von Materialien in ultrakleinen Dimensionen von
weniger als einem Milliardstel Meter (10-9 m) beschrieb.
Währenddessen wurde in den Forschungslabors des Schweizer Konzerns IBM
ebenfalls heftig an den Anwendungsmöglichkeiten dieser neuartigen Technologien
gearbeitet. Das 1982 entwickelte Rastertunnelmikroskop von Gerd Binnig und Heinrich
Rohrer, für das die beiden Forscher vier Jahre später den Nobelpreis
erhielten, machte es erstmals möglich, Atome sichtbar zu machen und gezielt
zu positionieren. Ende der 90er Jahre gelang es Don Eigler von IBM den Namenszug
des Unternehmens in 35 einzelnen Xenon-Atomen auf eine Nickel-Einkristall-Oberfläche
zu schreiben, bis heute ein beliebtes Bildobjekt in der Wissenschaftspresse.
Abbildung 1: IBM Logo mit 35 einzelnen Xenon-Atomen auf eine
Nickel-Einkristall-Oberfläche
Die ganz großen Visionen und Hoffnungen der Nanotechnologie entwickelte
vor allem ein Wissenschaftler: Eric Drexler, der in seinen Büchern "Engines
of Creation" (1986) und "Unbounding the Future" (1991) das Konzept
der molekularen Nanotechnologie einführte. Vereinfacht gesagt, entwickelte
Drexler hier die Vorstellung von sich selbst reproduzierenden molekularen Komponenten,
was einen unglaublichen Wirbel in der Fachwelt auslöste. Seine Vorstellungen
von "Nanofabriken" und "Nanomaschinen", in denen Atome sich
selbst vervielfältigen und gezielt nach den Bauplänen der Programmierer
wieder zusammensetzen, haben bis heute die populären Meinungen über
Chancen und Risiken der Nanotechnologie entscheidend geformt. Sich selbst
reproduzierende Lebensmittel, die die Ernährungsprobleme der Menschheit
lösen sollen, die Entwicklung winzig kleiner Roboter für den Einsatz
im menschlichen Körper im Kampf gegen Tumore oder Arterienverkalkung und
ähnliche Konzepte sind zur Zeit aber noch eher im Science-Fiction-Genre
beheimatet denn tatsächlich realisierbar.
Gewiss findet sich bereits eine große Bandbreite von Anwendungen
vor allem in der Elektronikbranche, im Automobilbau, der Architektur, der
Medizin, der Lebensmitteltechnologie, der Landwirtschaft sowie in der Kosmetik
und im Pharmabereich. Hier können Nanomaterialien aufgrund ihrer veränderten
Eigenschaften als stärkere Farbstoffe, Geschmacksstoffe und Nahrungsergänzungsmittel
eingesetzt werden, antibakterielle Zusätze in Folien und Verpackungen verlängern
die Haltbarkeit bestimmter Lebensmittel, in der Landwirtschaft werden sie für
Pestizide und Düngemittel verwendet. Kratzfeste Oberflächen werden
z.B. bei der Herstellung von Brillengläsern eingesetzt, und nach den Vorstellungen
mancher Produktdesigner werden Nanomaterialien in naher Zukunft die Reinigung
z.B. von Sanitärobjekten überflüssig machen.
Wohin der Trend gehen wird, ist bei den umfangreichen Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten
in dieser Plattformtechnologie zur Zeit schwer absehbar. Denkbar ist z.B., dass
sich Vorteile aus ökologischer Sicht beim Einsatz der Nanotechnologie durch
die Miniaturisierung und Effizienzsteigerung bei den eingesetzten Produkten
ergeben - das heißt, dass erhebliche Ressourceneinsparungen möglich
wären. Andererseits könnten die Miniaturisierung und hohe Integrationsdichte
der Produkte ein Recycling erschweren. Auch könnten durch den Einsatz der
Nanotechnologie in der Lebensmittelindustrie z.B. gesundheitliche Risiken entstehen,
die zu Zeit noch kaum absehbar sind.
Eine Entwicklungsrichtung der Nanotechnologie kann als Fortsetzung und Erweiterung
der Mikrotechnik angesehen werden, und in der Chemie folgt der Einsatz der Nanotechnologie
oft dem umgekehrten Ansatz: Chemiker, die üblicherweise in molekularen,
d. h. sub-nano-Dimensionen arbeiten, bauen aus einer Vielzahl von einzelnen
Moleküleinheiten größere nanoskalige Molekülverbunde auf.
Das Foresight-Institute, am Rande der Berge von Los Altos, oberhalb des Silicon
Valley gelegen, gilt heute als das ideologische Zentrum für die Fortentwicklung
der Nanotechnologie. Gegründet von niemand anderem als Eric Drexler, dem
großen Vordenker dieser faszinierenden Technologie, wird hier an den kühnsten
Hightech-Träumen geforscht.
Abbildung 2: v.l.: Richard P. Feynman, Norio Taniguchi, Eric Drexler
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