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Vorstoß in den Nanokosmos Ein Überblick Niels Boeing, 2.12.2005 Quelle: INM, Saarbrücken.

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Präsentation zum Thema: "Vorstoß in den Nanokosmos Ein Überblick Niels Boeing, 2.12.2005 Quelle: INM, Saarbrücken."—  Präsentation transkript:

1 Vorstoß in den Nanokosmos Ein Überblick Niels Boeing, Quelle: INM, Saarbrücken

2 Nanotechnik – In meinen Augen sprechen die Prinzipien der Physik nicht gegen die Möglichkeit, Dinge Atom für Atom zu manipulieren Richard Feynman, 1959 Der Mensch ist in diesem Moment Zeitzeuge und Gestalter einer zweiten Genesis, einer grundlegend neuen Evolution materieller Strukturen Gerd Binnig, 2004

3 Nanotechnik – Inhalt 1 Was ist Nanotechnik? 2Was kann Nanotechnik bereits? 3Was geht (noch) nicht?

4 Nanotechnik – Was ist Nanotechnik? Alle technischen Verfahren, die gezielt Objekte oder Strukturen von unter 100 Nanometern Ausdehnung erzeugen oder nutzen In der Nanotechnik treffen sich: Physik Chemie Biotechnik Medizin Computertechnik Umwelttechnik

5 Nanotechnik – Ein Größenvergleich Durchmesser/ Breite in Nanometer ObjektÜbliche Einheiten , , , ,0 130,0 50,0 20,0 10,0 2,0 1,0 0,1 Mond Kugel des Berliner Fernsehturms 1-Euro-Stück Haar PC-Prozessor-Leiterbahnen Hepatitis-C-Virus Ribosom Quantenpunkt DNS-Molekül Nanotube (einwandig) Wasserstoff-Atom km 33 m 2,3 cm 50 µm 130 nm 50 nm 20 nm 10 nm 2 nm 1 nm 1 Å 1

6 Nanotechnik – Eckdaten 1956Entdeckung der DNS-Struktur 1959Richard Feynmans Rede 1974Erste Verwendung des Begriffs Nanotechnik 1981Erfindung des Rastertunnelmikroskops 1985Entdeckung der Buckyballs 1986Erfindung des Kraftmikroskops; Assembler-Utopie 1989Gezielte Verschiebung einzelner Atome 1991Entdeckung der Nanotubes; Prototyp der Grätzelzelle; funktionale Schichten 2000Entschlüsselung des menschlichen Genoms 2001Erste molekulare Schaltkreise 1

7 Nanotechnik – Nanostrukturen in der Natur Das Ribosom: 20 nm Die Muschelschale: 1

8 Nanotechnik – Drei Hauptanwendungsgebiete Nanowerkzeuge - Rastersondenmikroskope - Selbstorganisation Nanomaterialien - Neue Moleküle und Nanopartikel - Beschichtungen Nanosysteme - Sensoren - Nanoprozessoren - Medikamentencontainer 1

9 Nanotechnik – Werkzeug: Rastertunnelmikroskop (1981) 1

10 Werkzeug: Self-Assembly mittels DNS Kurze DNS-Stränge werden z.B. zu Kreuzen verbunden (Halliday-Junction), die als Baustein für ausgedehnte DNS-Gerüste dienen soll. Geforscht wird hieran u.a. an der Columbia University New York und der Uni München. Nanotechnik – Quelle: Scientific American 1

11 Nanotechnik – Neue Moleküle Z.B. Kohlenstoff: Buckyball (C 60 ) & Nanotube 1

12 Nanotechnik – Was kann Nanotechnik bereits? 1 Displays aus organi- schen Leuchtdioden 2 Nanosolarzellfilm 3 Kratzfeste, selbst- reinigende Fenster 4, 5 Schmutzabwei- sende Textilien 6 Stuhlrahmen aus Kohlenstoff-Nanotubes verstärktem Kunststoff 10 Kompakter Datenspeicher aus Magnetschichten 11 Brennstoffzellen mit Kohlenstoff-Nanotubes 12 Nanotechnisch optimiertes Hörgerät-Implantat 7 Künstliches Hüftgelenk aus biokompatiblen Nanomaterialien 8 Antirostlack mit Nanopartikeln 9 Thermochromes Glass zur Regulierung des Lichteinfalls Quelle: New Scientist

13 Nanotechnik – Nanosensoren Winzige Strukturen reagieren auf wenige Moleküle: 1 Hebelchen (Cantilever) die sich ebenso für einen Cola-Test wie für medizi- nische Tests nutzen lassen (rechts) 2 Quantenpunkte als B- Waffen-Detektoren Quelle: IBM 2

14 Nanotechnik – Nanomedizinische Therapien Mit Biomolekülen umhüllte superparamagnetische Nano- partikel werden in Tumorzellen geschleust. Durch Einschalten eines Wechselmagnetfeldes vibrieren sie. Die dadurch entstehende Wärme tötet die Zellen ab. Dieses von Andreas Jordan, Charité Berlin, entwickelte Verfahren ist bereits in der klinischen Testphase (Phase II). Quelle: Andreas Jordan, Charité 2

15 Nanotechnik – Nanobiotechnik: Viren als Drahtzieher In dem von Angela Belcher, MIT, entwickelten Verfahren werden Viren (Bakteriophagen) genmanipuliert, so dass sie in ihrer Hülle Proteine ausbilden, an die sich Halbleiter anlagern. Quelle: Science 2

16 Nanotechnik – Nanoelektronik Die Transistorteile in den modernsten Chips haben eine Breite von 90 nm. Bei ca. 40 nm geht es mit heutigen Techniken nicht mehr kleiner. Mögliche Auswege: 1 Millipede (IBM), 1 Loch für 1 Bit: 15 nm 2 Crossbar Latch, (Hewlett- Packard) 3 Nanotube- Transistoren 2

17 Nanotechnik – Was geht (noch) nicht? Bottom-Up-Technologien: gezielte, automatisierbare und schnelle Integration vieler Nanosysteme zu einem makroskopischen Objekt, z.B. 1 Mio. Nanotube-Transistoren zu einem Chip vereinigen Molekulare Nanotechnologie: Zusammenbau beliebiger Gegen- stände Atom für Atom mit Hilfe einer Assembler-Technologie, wie von Eric Drexler 1986 vorgeschlagen.

18 Nanotechnik – Links und Texte zur NT......gibt es im Web unter der Site zum Buch Nano?! Die Technik des 21. Jahrhunderts (Rowohlt Berlin) Kontakt:


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