Chemiker erobern den Nanokosmos

7. November 2002, 15:04 Uhr

Wenn die Bilder von Graffiti-Sprayern beim ersten Regenschauer von der Wand tropfen wie die Kreide-Zeichnung eines Kindes, liegt das Zauberwort des 21. Jahrhunderts in der Luft: Nanotechnik.

Eine magnetische Flüssigkeit, ein so genanntes Ferrofluid, unter der Einwirkung eines magnetischen Feldes. Ferrofluide sind Suspensionen feinster magnetischer Nanopartikel.©

Auch auf dem stillen Örtchen werden Nano-Materialien eingesetzt

Wenn die Bilder von Graffiti-Sprayern beim ersten Regenschauer von der Wand tropfen wie die Kreide-Zeichnung eines Kindes, liegt das Zauberwort des 21. Jahrhunderts in der Luft: Nanotechnik. »In keinem anderen Bereich hat die Technologie des Allerkleinsten bereits so viele Anwendungen gefunden wie in den Materialwissenschaften«, sagt Christian Röthig, Geschäftsführer des Forschungszentrums für Funktionale Nanostrukturen der Universität Karlsruhe.

Wer Putzen nicht zu seinen Lieblingsbeschäftigungen zählt, kann sich beispielsweise über schmutzabweisende Nano-Beschichtungen für Fliesen, Badewannen und Arbeitsplatten freuen. Forscher am Fraunhofer- Institut für Silikatforschung in Würzburg behandeln Oberflächen mit Kunststoffen, die Schmutz und Fett schlechter haften lassen und auch Fingerabdrücken kaum noch eine Chance geben.

Auch auf dem stillen Örtchen werden Nano-Materialien eingesetzt. Eine japanische Firma bietet kleine Kästchen als »Gestank-Fresser« an, in denen drei bis fünf millionstel Millimeter (Nanometer) winzige Goldstäubchen Moleküle aus Toiletten-Dünsten zerlegen und so für Frische im WC sorgen. Derartige Nano-Pulver will künftig auch die Autoindustrie verwenden: »Mit solchen Pulvern lassen sich Bauteile mit großer innerer Oberfläche herstellen, welche in Batterien und Brennstoffzellen, Katalyse- und Elektrolysereaktoren maßgeblich sind«, sagt Röthig.

Aufnahme des Ferrofluids©

Mit Nano zum Lotusblüten-Effekt

Der Autohersteller Audi setzt Nanotechnologie für die Verglasung der Cockpit-Instrumente in einem seiner Modelle ein, um diese blendfrei zu machen. Dabei wird die Oberfläche so strukturiert, dass einstrahlendes Sonnenlicht zu den Seiten abgelenkt wird. BMW forscht an Beschichtungen mit Lotusblüten-Effekt. Von den feinen Nanostrukturen auf den Blattoberseiten der Lotusblumen perlt Wasser ganz leicht ab und nimmt allen Schmutz mit. Auf diesem Effekt beruhen auch spezielle Nano-Farben, von denen sich Graffiti abwischen lassen wie Kreide von einer Tafel. Ein Nachteil derartiger künstlicher Beschichtungen ist bislang allerdings noch die mangelhafte Haltbarkeit.

Anders als Autos lassen sich Bücher schon jetzt mit Nanomaterialien konservieren. Im Saarbrücker Institut für Neue Materialien (INM) werden alte Bücher in ein Verfestigungs-Gel voller Nanopartikel getaucht. Die Teilchen bilden ein Stützkorsett um die brüchigen Papier-Fasern und mildern den weiteren Verfall. Auch die menschliche Haut lässt sich mit Nanotechnik schützen: Sonnencreme mit rund 20 Nanometer winzigen Titandioxid-Krümelchen blockt ohne weiß glänzende Fettschicht im Gesicht die UV-Strahlen der Sonne. Zudem sickern die Partikel nicht in die Haut, der Schutz hält länger als bei herkömmlicher Sonnenmilch.

Schutz vor weitaus gefährlicheren Attacken sollen kugelsichere Westen aus Nanomaterialien bieten. Chinesische Forscher haben aus nur rund zehn Nanometer dünnen Kohlenstoff-Röhrchen ein extrem robustes Garn mit bis zu 30 Zentimeter langen Fäden gesponnen. Da diese so genannten Nanotubes auch elektrischen Strom leiten, könnten daraus gewebte Stoffe nicht nur Kugeln, sondern auch elektromagnetische Felder abhalten, berichten die Physiker um Shoushan Fan von der Tsinghua Universität in Peking im britischen Fachblatt »Nature« (Bd. 419, S. 801).

Nanotechnik im Orangensaft?

Selbst in der Lebensmittelindustrie haben die Materialien aus dem Nanokosmos Einzug gehalten. Nanotechnik im Orangensaft? »Genau das«, erklärt Röthig. Der Farbstoff Beta-Karotin beispielsweise werde Lebensmitteln in Partikeln von 20 bis 300 Nanometer Größe zugefügt. »Dadurch lässt sich die Färbung von klar und hellgelb bis milchig orange variieren - je nachdem, ob das Beta-Karotin für Brause oder Multivitaminsaft bestimmt ist.«

Wirklich neu ist die Verwendung von Nano-Materialien nicht. Schon die Zeichnungen unserer Höhlen-Vorfahren bestehen - wenn auch unwissentlich - oft aus Nanometer kleinen Ruß-Partikelchen. »Die Ägypter und später die mittelalterlichen Handwerker haben Goldklümpchen im Nanometer-Maßstab zum Färben von Glas genutzt«, nennt Röthig ein weiteres Beispiel. Das Wissen um die Herstellung geriet allerdings in Vergessenheit. »Heute können wir das mit anderen Mitteln nachmachen - die ursprüngliche Methode aber ist wohl für immer verloren gegangen.«

Von Annett Klimpel, dpa

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