Heutzutage bezeichnet man mit der Nanotechnologie die Forschung in der Cluster- und Oberflächenphysik, Oberflächenchemie, Halbleiterphysik, Chemie, Maschinenbau und Lebensmitteltechnologie.
Nanotechnologie ist ein Sammelbegriff für eine weite Palette von Technologien, die sich mit Strukturen und Prozessen auf der Nanometerskala befassen. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter und bezeichnet einen Grenzbereich, in dem mehr und mehr quantenphysikalische Effekte eine wichtige Rolle spielen.
Zu den wichtigsten nanotechnologischen Produkten im weitesten Sinne zählen viele Pigmente und andere Zusatzstoffe für Lacke und Kunststoffe, wie beispielsweise Kieselsäuren oder Ruß. Darüberhinaus existieren seit einiger Zeit auch Textilien, die einen Nano-Verbund aufweisen und schmutzabweisend wirken. Der Grund liegt darin, dass Schmutzteilchen auf den winzigen Nano-Elementen nicht kleben bleiben können.
Moderne Vertreter von nanotechnologischen Produkten sind die sogenannten Quantenpunkte. Heutige Prozessoren haben Strukturen, die kleiner sind als 100 nm und können daher als nanotechnologisch bezeichnet werden. Weitere Einsatzgebiete finden sich in der Beschichtung von Oberflächen oder in der Produktion von zahnärztlichen Füllungen. Nanofüllkörper verhalten sich hier nicht mehr wie eine Substanz, sondern treten als Flüssigkeiten auf.
In der Medizin bieten Nanopartikel die Möglichkeit, neuartige Diagnostika und Therapeutika zu entwickeln, beispielsweise Kontrastmittel für die bildgebenden Verfahren der Computertomographie oder Magnetresonanztomographie sowie neue Medikamente mit Nanopartikeln als Wirkstofftransporter oder -depot.
Zahlreiche Anwendungen betreffen auch Probleme des Alltags: ein Beispiel dafür ist der Lotuseffekt, der selbstreinigende Oberflächen ermöglicht. Auch als Schutzanstrich für Karosserien wird die Nanotechnologie derzeit verwendet.
Wegen ihres Potenzials zur grundlegenden Veränderung ganzer Technologiefelder wird die Nanotechnologie als Schlüsseltechnologie angesehen, die in naher Zukunft nicht nur die technologische Entwicklung beeinflussen, sondern auch maßgebliche ökonomische, ökologische und soziale Implikationen mit sich bringen wird.
Allgemein kann man behaupten, dass folgende Bedingungen vorliegen müssen, um Nanotechnologie zu definieren:
- Nanotechnologie befasst sich mit Strukturen, die kleiner als 100 nm sind.
- Nanotechnologie macht sich charakteristische Effekte zunutze, die im Übergangsbereich zwischen atomarer und mesoskopischer Ebene auftreten.
- Nanotechnologie bezeichnet die gezielte Herstellung und Manipulation einzelner Nanostrukturen.
Überblick über wichtige Anwendungsfelder
Die Verkleinerung von Abmessungen in den Nanometerbereich hinein führt oft zu neuen Eigenschaften von Stoffen und Werkstoffen, die bei makroskopischen Stücken des gleichen Materials nicht auftreten. Dazu gehören z.B. deutlich höhere Härte, Bruchfestigkeit und -zähigkeit bei niedrigen Temperaturen sowie Superplastizität bei hohen Temperaturen, die Ausbildung zusätzlicher elektronischer Zustände, hohe chemische Selektivität der Oberflächenstrukturen und eine deutlich vergrößerte Oberflächenenergie.
Insgesamt gesehen ist der Entwicklungsstand von Produkten, Produktideen und Konzepten der Nanotechnologie sehr unterschiedlich; ihr Realisierungszeitpunkt reicht von der Gegenwart bis weit in die Zukunft.
Häufigste Anwendungsgebiete sind unter anderem Beschichtungen für:
- Glas & Keramik
- Naturstein
- Edelstahl und Aluminium
- Textilien und Fasern
- Autofelgen
- Backöfen und Kühlschränke
- Bad und WC
- Aquarien
- Kunststoffe
- Außen- und Innenfassaden
