Nanotechnologie

Atome als Legospiel

Von Markus Zydra

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Nanotechnologie: Es geht noch viel, viel kleiner

11. Mai 2001 Die Euphorie in den USA kannte keine Grenzen: Unter der Ägide von Präsident Eisenhower prognostizierten Zukunftsforscher in den fünfziger Jahren für jedes Eigenheim das kleine Atomkraftwerk in der Garage. These: Das Nuklearzeitalter würde das Problem der Energieversorgung endgültig lösen. Der Optimismus war bekanntlich verfrüht: Harrisburg und Tschernobyl sowie die Last des Strahlenmülls haben die Kernkraft politisch in Misskredit gebracht.

Ähnlichen Überschwang löst derzeit eine neue Spielwiese der Forscher aus - die Nanotechnologie:

- Von kleinen Robotern ist da die Rede, die sich den Weg durch die Blutbahnen des Menschen suchen, um am richtigen Organ zur richtigen Zeit eine chemische Reaktion auszulösen - zur Prophylaxe oder Heilung.

- Über Ein-Elektronen-Transistoren als Basis für neuartige Mikroprozessoren liest man, die millionenfach schneller rechnen als heutige Modelle, und Speicherchips, deren Kapazitätsobergrenzen im nicht mehr vorstellbaren Bereich liegen.

- Berichtet wird von so genannten Molekülassemblern, mit denen, einer Mischmaschine gleich, einzelne Atome neu positioniert, angeordnet und verlinkt werden können - heraus kommt Beton, ein Tennisball oder sonst ein gewünschter Gegenstand - ja selbst ein Mensch ist denkbar.

Nanotechnologie ermöglicht „alles“

Mit Nanotechnologie geht alles, weil alles und wir alle aus Atomen bestehen. Die jeweiligen Eigenschaften, ob die Nase groß, das Lenkrad rund ist, hängen einzig von der Anordnung der Atome ab. Lässt sich jedes Atom auf den gewünschten Platz setzen, kann man alles bauen - theoretisch. „Wir setzen Moleküle zusammen wie Legosteine“, sagt Gerhrad Wegner, Vizepräsident der Max-Planck-Gesellschaft.

Kaum börsennotierte Unternehmen

Die Branche steckt in den Anfängen, es gibt nur wenige Unternehmen, noch weniger von ihnen sind an der Börse notiert. In den USA sind es zwei Werte: Nanophase Technologies und Nanogen, in Deutschland ist es Lambda Physik. Dazu kommen noch Großkonzerne wie Lucent Technologies, Corning oder die deutsche Degussa, die einzelne Nano-Forschungssparten etabliert haben. Natürlich sind auch Universitäten aktiv: Oxford etwa mit dem Spin-off Oxonica.

Alle prüfen sie die Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnologie in allen Branchen: von der Medizin bis hin zum Maschinenbau. Die Saarbrücker Nanogate Technologies zum Beispiel fertigt Nanopulver zur chemischen Reinigung von Wafern in der Halbleiterproduktion. Der Umsatz im Jahr 2000 belief sich auf fünf Millionen Mark - ab 2002 will der Konzern profitabel arbeiten und auch ein Börsengang ist mittelfristig avisiert.

„Jährliche Wachstumsraten von 30 Prozent“

„Der Weltmarkt für Nanotechnologie und Nanomaterialien wird derzeit auf 50 Milliarden Euro geschätzt, bei jährlichen Wachstumsraten von 30 Prozent“, sagte Alfred Oberholz, Vorstandsmitglied der Degussa, anlässlich der Hannover-Messe im April. Zukunftsforscher Matthias Horx sieht im 21. Jahrhundert das Nanozeitalter reifen. Nanotechnolgie befasst sich mit Produkten, die 80.000-mal kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Der Wissenschaftszweig vereint Physik, Technik, Chemie, Werkstoffkunde, Chemie und Molekularbiologie zu einer neuen Ingenieursdisziplin.

„Drastische Einsparungspotentiale“

Die Fortschritte in den Labors sind beachtlich: Schon jetzt können Forscher mit der Computermaus „Atom-Billard“ spielen. Der Berliner Physiker Dieter Bimberg hat zusammen mit seinem Team den ersten Quantenpunktlaser entwickelt. Dabei entsteht Licht in winzigen Pyramiden, und Bimberg hat einen Weg gefunden, wie sich die Atome selbständig zu den gewünschten Pyramiden formen. Und wie das Magazin Science Ende April meldete, haben Physiker des IBM Thomas J.Watson Research Center die ersten Transistoren aus Kohlenstoff-Nanoröhren hergestellt. Winzige Kohlenstoffketten transportieren elektrische Signale zu Ein-Atom-Transistoren - ein wichtiger Meilenstein für die Zukunft der Chipindustrie, die derzeit noch auf dem Grundstoff Silizium operiert.

„Ein Silizium-Transistor wird immer einige Millionen Atome haben - die Nanoröhren haben nur einige hundert“, so Tom Theis, Experte bei IBM. „Wir reden also über Apparaturen, die drastisch kleiner sind, weil ihre Schlüsselkomponenten durch chemische Synthese fabriziert sind, und deshalb auch drastisch billiger kommen als Silizium-Transistoren!“

Der Guru und die Reaktion

Als ein erstes kommerzielles Produkt im Bereich Hightech prognostiziert „Nano-Guru“ Eric Drexler molekülbasierte Speicherfestplatten mit „Terabytes an Speichervolumen“. Drexler schrieb bereits 1986 seine Vision als Buch nieder: „Engines of Creation“. Er spricht vom universellen Assembler, eine Art Gotteswerkzeug kleiner als ein Bakterium, mit dem man schon in wenigen Jahren aus dem materiellen Urteilchen „Atom“, alles und jeden „fabrizieren“ könne.

Drexler gilt als Guru und hat von Forscherkollegen viel Schelte einstecken müssen. Zu recht wahrscheinlich, denn Propheten vergessen gerne den harten Weg der Realisierung von potentiellen Möglichkeiten. Kein Mensch würde heute ein Kernkraftwerk für den Hausgebrauch in seiner Garage installieren. Selbst wenn er wollte, dürfte er gesetzlich nicht, und wenn er dürfte, könnte man es wohl auch kaum finanzieren.

Text: @zyd
Bildmaterial: ZB - Fotoreport

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