Nanotechnologie

Der Begriff  "Nano" stammt von "nanos", dem griechischen Begriff für "Zwerg". Ein Nanometer ist winzig und kann mit bloßem Auge nicht gesehen werden. Er hat die unvorstellbare Größe eines Milliardstel Meters. Zum Vergleich: ein Nanometer ist ca. 50.000 Mal kleiner als der Durchmesser eines dünnen Menschenhaares. Ein Nanopartikel verhält sich zur Größe eines Fußballs ungefähr so wie ein Fußball zum Planeten Erde. Nanotechnologie ist ein Sammelbegriff für alle wissenschaftlichen Disziplinen und Verfahren, deren Objekte kleiner als 100 Nanometer sind.

 

Breite Einsatzgebiete

Das BMBF definiert in seinem nano.DE Report 2011 Nanotechnologie als sämtliche Verfahren und Prozesse, die sich mit der kontrollierten Herstellung, Untersuchung und Anwendung von Strukturen und Materialien in einer Größenordnung zwischen 1 und 100 Nanometern befassen.

Nanotechnologie ist eine Querschnittstechnologie. Sie verbindet verschiedene Wissenschaftsdisziplinen miteinander und wird international als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts angesehen. Ihre Einsatzbreite reicht von der Werkstofftechnik und der Chemie über Biotechnologie, Pharmazie und Medizintechnik bis zur Energiegewinnung, Energiespeicherung und zum Umweltschutz.

Nanoteilchen können verschiedenste Formen annehmen. Sie kommen auch in der Natur vor, beispielsweise entstehen sie als Rußpartikel bei Bränden. Die Nanopartikel, die in der Industrie von Nutzen sein können, haben normalerweise eine andere Form als die Partikel, die in der Natur vorkommen.

 

Nanotechnologie in NRW

In Nordrhein-Westfalen existiert eine enge Verflechtung von Forschung und Industrie. Über 450 Akteure befassen sich in Forschung, Entwicklung und Anwendung mit Nanotechnologie. Nicht nur die Vielzahl an Akteuren verleiht NRW eine herausragende Stellung, auch der nahezu gleich hohe Anteil an Akteuren aus Wissenschaft und Wirtschaft sorgt dafür, dass sich Synergiepotenziale sehr gut nutzen lassen.

 

Zwerge mit großem Innovationspotenzial

Das genaue Wissen über den Aufbau von Nanoteilchen macht es möglich, Produkte genau auf die Anforderungen ihres Verwendungszwecks zuzuschneiden. Bereits jetzt werden Nanomaterialien vielfältig genutzt. Sie sind z.B. in Autolacken enthalten und schützen vor Zerkratzen, werden in der Medizin eingesetzt oder sind in Alltagsprodukten wie Hautcremes, Textilien oder Wandfarben vorhanden. Darüber hinaus ist es mit Nanotechnologie möglich, in vielen anderen Bereichen Innovationen auf den Weg zu bringen. Nanotechnologie hat ein enorm großes wirtschaftliches Potenzial. Die Hightech-Strategie für Deutschland verweist auf Prognosen, die das weltweite Marktpotenzial bei bis zu einer Billion Euro im Jahre 2015 sehen.

 

NanoSicherheit

In Deutschland arbeiten etwa 800 Firmen im Bereich Nanotechnik. Die Nanotechnologie ist ein Oberbegriff für unterschiedlichste Arten der Analyse von Materialien, denen eines gemeinsam ist: Ihre Größendimension beträgt ein bis einhundert Nanometer. So zählt die nanoskalige Strukturierung von Oberflächen ebenso wie die Herstellung und der Einsatz von Nanopartikeln zum Bereich der Nanotechnologie. Nanopartikel haben schon heute Einzug in fast allen Bereichen der industriellen Nutzung gehalten. In der Medizin bieten Nanopartikel die Möglichkeit, neuartige Diagnostika und Therapeutika zu entwickeln. Weiterhin werden Nanopartikel als Additive in Kunststoffen, Metallen oder anderen Materialien verwendet, um die Produkteigenschaften zu optimieren oder neue zu ermöglichen.


Die breiten Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnik und die sehr unterschiedlichen Nanostrukturen erfordern eine differenzierte Beurteilung des möglichen Risikos für die menschliche Gesundheit und die Umwelt. Die Risiken für Mensch und Natur sind am ehesten bei Nanomaterialien zu erwarten, die als freie Partikel in der Produktion  in die Umwelt gelangen. Solange Nanopartikel fest in Material eingebunden sind, was in allen zur Zeit auf dem Markt befindlichen Produkten der Fall ist, ist eine Gefährdung während der bestimmungsgemäßen Verwendung kaum zu erwarten.


Die möglichen Risiken, gerade die der Nanopartikel, sind schon frühzeitig erkannt  und in den letzten Jahren intensiv untersucht worden. So startete im März 2006 das gemeinschaftlich von Industrie und Forschungseinrichtungen getragene Leitprojekt NanoCare (www.nanopartikel.info). Das BMBF unterstützte die Arbeiten mit 5 Mio. Euro, wobei 2,6 Mio. Euro von den Industriepartnern beigetragen werden. Die Projektleitung liegt bei der IUTA e.V. (Duisburg), zudem sind die Universitäten Bielefeld und Münster sowie das Unternehmen Bayer MaterialScience AG an dem Projekt beteiligt. Weitere Projekte werden im Rahmen des 6. und 7. Forschungsrahmenprogramms der EU und vom BMBF gefördert, an denen sich auch weitere Akteure aus NRW intensiv beteiligen.

 

Weiterführende Informationen: 

 

Interview mit Dr. Thomas Kuhlbusch, Bereichsleiter ?Luftreinhaltung & Nachhaltige Nanotechnologie" am Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) in Duisburg aus der Sonderveröffentlichung der Süddeutschen Zeitung "Nanotechnologie - Die Zukunft erfinden"

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DaNa

Das Projekt DaNa (Erfassung, Bewertung und breitenwirksame Darstellung von gesellschaftlich relevanten Daten und Erkenntnissen zu Nanomaterialien) hat zum Ziel, in einem interdisziplinären Ansatz mit Wissenschaftlern aus Humantoxikologie, Ökotoxikologie, Biologie, Physik und Chemie Forschungsergebnisse zu Nanomaterialien und deren Auswirkungen auf Menschen und die Umwelt so aufzubereiten, dass sie für interessierte Laien verstehbar sind. 

| www.nanopartikel.info |

 

Empa

Die Empa erarbeitet als multidisziplinäre, neutrale Forschungs- und Dienstleistungsinstitution nachhaltige Lösungen für vorrangige Probleme von Industrie und Gesellschaft in den Bereichen Materialwissenschaft und Technologieentwicklung.

Ziel der Empa ist es, die erarbeiteten Forschungsergebnisse mit Partnern aus der Industrie in marktfähige Innovationen umzuwandeln. Dank effizientem Technologietransfer und interdisziplinärem Ansatz ist die Empa in der Lage, ihren Industriepartnern massgeschneiderte Lösungen anzubieten, z.B. in Form von Prototypen.

Die Empa befasst sich schliesslich auch mit den Risiken der Nanotechnologie. Sie engagiert sich zusammen mit Partnern bei der Aufklärung von Wechselwirkungen zwischen Nanopartikeln und biologischem Material; übergreifende Projekte sind der Technologiefolgenabschätzung in der künftigen ?Nanoindustrie" gewidmet. Dabei geht es darum, Gefahren der Nanotechnologie frühzeitig zu erkennen und entsprechende Massnahmen zu ergreifen; für die Industrie wird aber auch die Standardisierung von Nanowerkstoffen und -bauteilen wichtig werden.

| www.empa.ch |

 

ObservatoryNANO

The ObservatoryNANO project is funded under FP7 for four years from April 1st 2008 and includes 16 partners from 10 European States. Its primary aim is to support European decision-makers with information and analysis on developments in nanoscience and nanotechnology (N&N). The final goal of the observatoryNANO project is to establish a permanent European Observatory on Nanotechnologies, to provide ongoing, independent support to decision-makers. The ObservatoryNANO collates and analyses data regarding scientific and technological (ST) trends (including peer-reviewed publications, patents, roadmaps, and published company data) and economic realities and expectations (including market analysis and economic performance, public and private funding strategies). The ST and economic analysis is further supported by assessment of ethical and societal aspects, impacts on environment, health and safety, as well as developments in regulation and standardisation. Although much of this work will be performed within the consortium, the project is working cooperatively with other initiatives to ensure that effort is not duplicated and that resource sharing and output are maximised. To date liaisons have been established with international organisations including the EPO, OECD, and ISO, and other relevant organisations such as European Technology Platforms (ETPs), ERA NETs, and other EU-funded projects. 

| www.observatorynano.eu |

 

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Broschüre "Nanopartikel - kleine Dinge, große Wirkung. Chancen und Risiken. "

Die vorliegende Broschüre gibt einen Einblick in die Welt der Nanopartikel, erläutert deren Herstellung und Gebrauch und beschreibt auch das Vorkommen von Nanopartikeln in der Natur. Darüber hinaus will die Broschüre über die bisher bekannten gesundheitlichen Auswirkungen von Nanopartikeln, über die öffentliche Wahrnehmung und die tatsächlichen Risiken und deren Vorbeugung informieren. 

| Nanopartikel - kleine Dinge, große Wirkung. Chancen und Risiken |

 

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

Broschüre "Verantwortlicher Umgang mit Nanotechnologie. Bericht und Empfehlung der NanoKommission 2011."

Dieser Bericht fasst die Diskussionen und Ergebnisse der zweiten Arbeitsphase der NanoKommission der deutschen Bundesregierung von 2009-2011 zusammen. Ihre Aufgabe war es, den Austausch gesellschaftlicher Interessengruppen zu Chancen und Risiken von Nanotechnologien zu unterstützen und damit einen Beitrag für einen verantwortungsvollen Umgang mit Nanomaterialien zu leisten.

| Verantwortlicher Umgang mit Nanotechnologien - Bericht und Empfehlungen der NanoKommission 2011 |

 

 

 

1. Bild: Patrick Degen, TU Dortmund: Magnetische Nanopartikel in Form sog. Rosensweigstacheln

2. Bild: Maren Teubert, ELMOS Semiconductor AG: REM-Aufnahme eines kugelförmigen Partikels auf einem Chip

3. Bild: ELMOS Semiconductor AG: Aufnahme von Auskristallisierungen in einem Tank einer Waferreinigungsanlage