Was ist Nanotechnologie?

Nanotechnologie ist die wissenschaftliche, theoretische und technische Disziplin, die mit technologischen Konstrukten verbunden ist, deren Abmessungen in Nanometern oder Milliardstel Metern gemessen werden. Ein Beispiel wäre die Untersuchung und Anwendung von Kohlenstoffnanoröhrchen, winzigen Röhrchen aus Kohlenstoff, die einige Nanometer lang sind (ungefähr 1/50 000 der Breite eines menschlichen Haares) und deren Längen von einigen zehn Nanometern bis zu einigen Millimetern reichen. Kohlenstoffnanoröhrchen sind das stärkste und steifste Material, das bisher auf der Erde entdeckt wurde. Sie sind 500 Mal stärker und zehn Mal leichter als Stahl.

Um den Wert der Nanotechnologie zu schätzen, muss man erkennen, dass praktisch jede Technologie in der Geschichte der Zivilisation in völliger Unkenntnis ihrer nanoskaligen Eigenschaften konstruiert wurde. Diese Eigenschaften haben jedoch einen großen Einfluss auf die Volumeneigenschaften eines Materials im Makrobereich. Beispielsweise weisen moderne Metallpanzer aufgrund der Ungenauigkeit des Herstellungsprozesses im Allgemeinen Billionen winziger Löcher im Nanomaßstab und Verformungen auf. Insgesamt verringern diese winzigen Löcher die Festigkeit des Materials erheblich, wodurch das Eindringen von Kugeln oder Explosionen erleichtert wird. Wenn die Panzerung mit nanoskaliger Präzision hergestellt würde, könnte sie um ein Vielfaches effektiver gemacht werden. Das Studium solcher Eigenschaften fällt in den Bereich der Nanotechnologie.

Neben der Frage, wie Schüttgüter stärker oder nützlicher gemacht werden können, konzentriert sich die Nanotechnologie auch auf winzige Maschinen oder Strukturen. Zum Beispiel sind die Transistoren in dem Computer, den Sie gerade verwenden, wahrscheinlich weniger als 50 Nanometer voneinander entfernt, um den verfügbaren Platz zu maximieren. In naher Zukunft werden Schaltungsdesigns unter Verwendung des aktuellen Paradigmas allmählich an die Grenzen der Miniaturisierung stoßen und einen Wechsel zu einem anderen Ansatz erzwingen. Wissenschaftler in der Nanotechnologie studieren genau das, und jedes Jahr fließen Milliarden von Dollar in das Feld.

Das ultimative Ziel der Nanotechnologie ist die präzise Kontrolle der Struktur der Materie. Mit dem ultimativen nanotechnologischen Herstellungsgerät könnte man Schmutz in feine Steaks umwandeln, indem man Netzwerke von nanoskaligen Manipulatoren verwendet, die die Kohlenstoffmoleküle in das geeignete Muster umlagern. Die Atome in beiden sind gleich - viel Kohlenstoff - nur ihre Anordnung ist unterschiedlich. Die fortschrittliche Nanotechnologie könnte es uns ermöglichen, nanoskalige medizinische Geräte zu konstruieren, die durch unsere Arterien schwimmen, Plaque entfernen und Gewebeschäden reparieren. Solche Maschinen könnten es uns eines Tages ermöglichen, auf unbestimmte Zeit zu leben, indem wir einfach den durch das Altern verursachten Schaden reparieren, bevor sich die Gefahr ansammeln und tödlich verlaufen kann.