Was ist die Nanotechnologie-Industrie?
Die Nanotechnologie-Industrie ist ein interdisziplinäres Forschungs- und Entwicklungsfeld in den meisten Lebens- und Naturwissenschaften. Die molekulare Nanotechnologie ab 2011 konzentriert sich hauptsächlich auf die Entwicklungen in den vier Schlüsselsektoren Medizin, Militärsysteme, Energie und Informatik, wobei die Forschung nahezu jeden Bereich von industriellem oder kommerziellem Interesse berühren kann. Der Schwerpunkt der Geschäftsmodelle von Nanotechnologieunternehmen zu Beginn des 21. Jahrhunderts liegt in der Materialwissenschaft sowie in der Entwicklung und Abgabe von Arzneimitteln. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Entwicklung einzigartiger chemischer und materieller Strukturen einfacher ist als die Entwicklung ausgereifterer Nanotechnologien der Zukunft, bei denen der Schwerpunkt zunehmend auf autonomen, sich selbst replizierenden Maschinen liegt, die für bestimmte Aufgaben gebaut wurden.
Da die Nanotechnologie-Industrie unglaublich breit aufgestellt sein kann und in nahezu jedem Prozess Verbesserungen der Materialien und der Funktionsweise von Maschinen ermöglicht, muss die Nanotechnologie-Ausbildung versuchen, ein Gefühl für das Verständnis vieler Forschungsbereiche zu vermitteln. Dies führt häufig dazu, dass Experten in bestimmten Bereichen wie Physik, Chemie oder Kristallographie Cross-Training in Bereichen wie Mikrobiologie und Elektrotechnik durchführen, damit sie in anderen Disziplinen arbeiten können, um die auf molekularer Ebene ablaufenden Prozesse vollständig zu verstehen. Neue Studierende auf dem Gebiet der Nanotechnologie müssen ein grundlegendes Verständnis für verschiedene Bereiche des menschlichen Wissens erlangen. Dazu gehören Physik, Chemie, Mikrobiologie und verwandte Biowissenschaften sowie praktische Anwendungen für diese Wissenschaften in verschiedenen Bereichen des Ingenieurwesens.
Das Wachstum der jungen Nanotechnologieindustrie wird von einer Vielzahl von Regierungen auf der ganzen Welt finanziert, von denen der Europäischen Union bis hin zu Japan, Indien, Russland, den Vereinigten Staaten und Australien. Ab 2011 wird geschätzt, dass jährlich weltweit 10.000.000.000 US-Dollar (USD) für solche Untersuchungen ausgegeben werden. Bis Ende desselben Jahres wird ein Anstieg auf 65.000.000.000 USD erwartet. Schätzungen zufolge werden sich die Forschungsausgaben bis 2014 weltweit auf 100.000.000.000 USD belaufen und bis 2015 auf 250.000.000.000 USD. Die Entwicklungsländer investieren ebenfalls stark in die Nanotechnologieindustrie. Chinas Ausgaben übertreffen die der USA im Jahr 2011.
In vielerlei Hinsicht ist die erfolgreiche Entwicklung einer zukunftsfähigen Nanotechnologieanwendung ein Wettlauf um die Ziellinie, bei dem der Gewinner Patente auf Geräte oder Materialien hält, die das Potenzial haben, globale Auswirkungen zu haben und die Gesellschaft auf unvorhergesehene und revolutionäre Weise zu verändern. Viele Wissenschaftler sehen in der Nanotechnologie-Industrie den Beginn einer zweiten industriellen Revolution, die stillschweigend in Labors auf der ganzen Welt stattfindet und von der Öffentlichkeit weitgehend unbemerkt bleibt. Dies trotz der Tatsache, dass ab 2011 bereits mehrere tausend Produkte und Materialien mit nanotechnologisch entwickelten Eigenschaften im Handel erhältlich sind.
Das weitverbreitete Interesse an der Nanotechnologie ist ein direktes Ergebnis dessen, wie sehr es sich um eine Allzweckwissenschaft handelt. Es ist in der Lage, bekannte chemische oder maschinelle Prozesse effizienter und leistungsfähiger zu machen, indem es die Reaktionen auf atomarer und molekularer Ebene kontrolliert, was in der Geschichte der Menschheit beispiellos ist. Die Skalierung der Kontrolle dieser Prozesse auf die Makroebene alltäglicher menschlicher Aktivitäten hat das Potenzial, industrielle Prozesse zu schaffen, die in der Lage sind, 100% ihrer Abfallprodukte zu recyceln oder Abfälle, die von früheren Generationen der Gesellschaft erzeugt wurden, durch Wiederaufbau zu nützlichen neuen Materialien zu verarbeiten seine molekulare Grundstruktur.
Nanotechnologiemaschinen haben auch das Potenzial, grundlegende Hindernisse für das menschliche Verständnis zu umgehen. Als universelle Mechanik könnten solche programmierten mikroskopischen Maschinen eines Tages in der Lage sein, beschädigte Zellen oder Organe im menschlichen Körper durch die Herstellung neuer Zellen oder Organe im molekularen Maßstab zu ersetzen, ohne dass man verstehen muss, warum das Organ versagt hat an erster Stelle. Die Nanotechnologie-Industrie hat daher das Ziel, Kenntnisse in Chemie, Physik und Biologie zu nutzen, um als Fließbandarbeiter zu fungieren und abgenutzte Materialien und Systeme durch neue zu ersetzen und dabei potenzielles Abfallmaterial als Ausgangsmaterial zu nutzen . Natürliche Systeme wie Bäume haben dies von jeher getan, indem sie komplexe Strukturen zellenweise bauten, aber bis vor kurzem hat die menschliche Gesellschaft nur die Endergebnisse eines solchen Wachstums geformt und genutzt.
Sowohl K. Eric Drexler mit seinem 1986 erschienenen Buch " The Engines of Creation" als auch Richard Feynmans 1959 erschienene Rede "That's Plenty of Room at the Bottom" gelten als die fundamentalen Funken, die für die Nanotechnologie-Industrie einen Feuersturm des Interesses an Wissenschaft und Technik auslösten. Drexler glaubte, dass es keine grundlegenden Grenzen für die Entwicklung selbstreplizierender molekularer Maschinen gibt, die irgendwann Geräte oder Materialien aus allgemeiner Materie herstellen können. Feynman förderte dieselbe Idee, indem er erklärte, dass die direkte Manipulation von Atomen eine praktische Möglichkeit sei.