Definition
Der Begriff "Nano" und seine Bedeutung
"Nano“ – abgeleitet vom griechischen Wort „Nanos“ (Zwerg) – steht definitionsgemäß für eine Größenordnung. Mit „Nano“ wird der milliardste Teil von etwas bezeichnet. Ein Nanometer ist also ein milliardstel Meter, oder anders ausgedrückt: 0,000 000 001 m (10-9 m). Ein Nanometer entspricht in etwa dem Durchmesser von drei bis vier Atomen. Zum Vergleich: Ein Menschenhaar ist 50.000 Nanometer dick.
In der Nano-Welt haben Materialien und Komponenten völlig andere, teilweise sogar gegensätzliche Eigenschaften als sonst. Sie verändern etwa Farbe, Härte oder elektrische Eigenschaften. Es gelten andere Regeln als in der sichtbaren Welt, denn es greifen die Gesetze der Quantenmechanik. Entscheidend ist, dass wesentliche Eigenschaften eines Materials stark von der Größe dessen Oberfläche abhängen. Ähnlich wie in der Chemie, in der die Valenzelektronen – die äußerste Elektronengruppe – für die chemischen Eigenschaften verantwortlich sind, sind es auch die äußersten Atomschichten, die die Eigenschaften eines Materials bestimmen. Auf Nano-Ebene weisen Materialien eine besonders große Oberfläche auf.
Ein Beispiel soll dies veranschaulichen
Gehen wir davon aus, dass wir einen Quarzwürfel mit einer Kantenlänge von einem Zentimeter haben. Jede seiner sechs Seiten hat eine Oberfläche von einem Quadratzentimeter. Die Oberfläche des ganzen Würfels beträgt also 6 cm². Nun teilen wir den Block mit der Feinsäge auf jeder Seite zehnmal durch. Somit erhalten wir 10 mal 10 mal 10, das sind 1.000 kleine Würfelchen mit einer Kantenlänge von einem Millimeter. Die Fläche eines Miniwürfels beträgt nur sechs Quadratmillimeter, aber alle tausend Würfel zusammen genommen besitzen nun 60 Quadratzentimeter Oberfläche, bei gleichem Volumen von 1.000 Kubikmillimetern, also einem Kubikzentimeter. Das Experiment kann man weiter fortsetzen und den Würfel so lange zerkleinern, bis jeder Miniwürfel nur noch eine Kantenlänge von einem Nanometer hat. Die Oberfläche der Nanowürfel wäre dann letztlich 60 Mio. Quadratzentimeter groß, das sind 6.000 Quadratmeter. Plötzlich füllt ein Kubikzentimeter Quarz etwa drei Viertel eines Fußballfeldes.
Die Nanotechnologie umfasst sämtliche Wissenschafts- und Technikzweige, die sich dem nanoskaligen Bereich (üblicherweise 100 nm und kleiner) widmen. Nanotechnologie ist interdisziplinär und umschließt Bereiche der Physik, der Chemie und der Biologie. Sie ist somit keine prinzipiell neue Naturwissenschaft, sondern vielmehr ein Sammelbegriff für alle involvierten Technologien.
„Die Nanotechnologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft aus Physik, Chemie und Biologie, die sich die Effekte und Phänomene zu Nutzen macht, die aufgrund der besonders kleinen Strukturen (üblicherweise kleiner als 100 Nanometer) eines Materials entstehen oder ermöglicht werden.“
