Nanotechnologie Der Blick aufs Unsichtbare

„Nanotechnologie“ ist zum Trendbegriff geworden. Die Maßeinheit, die nur einem millionsten Millimeter entspricht, wirft aufgrund der nahezu perfekten Eigenschaften lange Schatten voraus. So genannte Kohlenstoff-Nanoröhrchen leiten Wärme doppelt so gut wie Diamanten, sind 20 Mal so zugfest wie Stahl und setzen dem elektrischen Strom 1000 Mal weniger Widerstand entgegen als Kupfer.

Die Röhrchen mit nur wenigen Nanometern Durchmesser revolutionieren das Denken um den Computerchip der Zukunft oder höchsteffektive Monitore. Auch im Medizinbereich geht der Traum von nanobasierten Minirobotern um, die im Körper für Heilung sorgen. All das ist möglich - aber es wird noch einige Zeit dauern.

Nanotechnologie? Gibt es schon!

Doch das Nano-Zeitalter hat schon längst begonnen. Beim Chemiekonzern BASF tüftelt man seit zehn Jahren an der Veredelung von Werkstoffen, die beispielsweise Zahn- und Sonnencremes, Papier oder Autolacken eine noch bessere Performance ermöglichen. Hintergrund ist die Erkenntnis, dass Stoffeigenschaften von der Teilchengröße der Verbindungen abhängen. „Teilchen aus dem gleichen Material haben in der Makro- und Nanowelt unterschiedliche Eigenschaften“, erklärt Stefan Marcinowski, Vorstand der BASF in Ludwigshafen.

Farbe zum Beispiel verändert sich je nach Teilchengröße und Molekülformation. Speziell gezüchtete Nanopartikel werden Werkstoffen beigemischt, die dann beispielsweise den Autolack gleichzeitig härter und elastischer machen. Die Chemie ist dabei, die Potenziale von Stoffen optimal auszuschöpfen: So verliert etwa Lehm, richtig behandelt mit Nanopartikeln, seine Wasserlöslichkeit.

Nanomaschinen im menschlichen Körper

Nanopartikel sind natürlich nichts Neues. In jeder menschlichen Zelle arbeiten zahllose Nanomaschinen an der Umwandlung und dem Transport von Stoffen. Es gibt sie also schon immer - allerdings kann man Nanoteilchen erst seit kurzem sehen, analysieren und vor allem mit winzigsten Nanopinzetten, die aus zwei Nanodrähten bestehen, verändern.

Es gibt unzählige Methoden, in die Nanowelt einzudringen. Hochmoderne Rasterkraftmikroskopie etwa macht es möglich. Sie erlaubt den Blick bis ins kleinste Detail. Äußerlich glatte Zähne werden unter dem künstlichen Nano-Auge schnell zu riesigen Kratern, an denen sich Bakterien und Zahnstein ablagern können. Ein synthetisch hergestellter Stoff wie Hydroxylapatit, der bei BASF gerade getestet wird, kann solche Poren in den Zähnen mit einem Schutzfilm versiegeln - der Zahn bietet damit weniger Angriffsfläche für Bakterien. „ Die Idee besteht darin, den angegriffenen Zahnschmelz aus Nanopartikeln wieder aufzubauen, die in der Zahnpasta enthalten sind“, sagt Ralf Nörenberg, Experte für Veredelungschemikalien bei BASF.

Nanowürfel als Extremspeicher

Andere Bereiche, in der die BASF aktiv ist, sind die Anwendungen von so genannten Nanowürfeln für den transportablen Minibrennstoffzellen-Einsatz bei Laptop, Handy oder MP3-Player: „Nanowürfel haben dank ihrer hohen inneren Oberfläche enorme Speichereigenschaften“, so Ulrich Müller, Forscher bei der BASF in diesem Segment. Bereits zweieinhalb Gramm dieser neuen Nanowürfel hätten die äquivalente Fläche eines Fußballfeldes, wobei die Herstellung der Würfel technologisch an die lange erprobte Katalysatorproduktion angelehnt ist.

Insgesamt gilt die Nanotechnologie als Querschnittstechnologie, die in allen Bereichen der Technik künftig eine Rolle spielen wird und schon spielt. „Im Jahr 2001 stammten 85 Prozent des Umsatzes für Nanomaterialien und Beschichtungen aus dem Verkauf etablierter Produkte“, sagt Axel Ebenau. Projektmanager der BASF Future Business GmbH. Der Hype um „Nano“ erscheint Ebenau damit ein wenig übertrieben. Es ist ein schwieriges Geschäft - „viel schwieriger als viele in der Euphorie glauben“.