Von Achim Killer
Noch immer fördern Wissenschaftler jedes Jahr erstaunliche Eigenschaften von Stoffen zu Tage, deren Strukturen im Bereich von einigen Millionstel Millimeter liegen. Und angesichts dieses Potentials, das die Nanometer-Dimension birgt, ist es nur vernünftig, wenn man sich international abspricht, damit die Forschungsarbeit nicht doppelt getan werden muss. Dr. Vicki Colvin vom Veranstaltungskomitee des Nanoworkshops:
Der Workshop ist so angelegt, dass dabei Partnerschaften zwischen den Vereinigten Staaten und der Europäischen Union entstehen können. Es gibt sehr kurze Referate und genügend Zeit für Diskussionen, beispielweise über die Unterschiede der europäischen und der US-amerikanischen Nanotechnologie-Programme, welche Stärken die USA haben, welche die Europäer und wie wir am besten arbeiten, um uns zu ergänzen.
Eine der Stärken der Europäer oder speziell ein ziemlich weit fortgeschrittenes Projekt deutscher Nanoforscher ist der Einsatz von Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Muskelersatz. Am Stuttgarter Max-Planck-Institut für Festkörperforschung arbeitet man daran, mit einzelnen Kohlenstoff-Röhrchen den Bewegungsapparat eines Mikrosystems zu bauen oder mit vielen Röhrchen menschliche Muskeln zu ersetzen. Dr. Siegmar Roth erläutert, wie's funktioniert:
Es muss eine Bewegung geben, und die Bewegung muss durch irgendetwas ausgelöst werden - durch ein elektrisches Signal. Die Nanotubes haben die Eigenschaft, dass sie, wenn man sie elektrisch lädt, länger werden. Das nutzen wir aus, sodass sie gegen irgendetwas drücken, und das ist es, was auch ein Muskel macht.
Und warum sie das machen, das ist wie vieles in der Nanometer-Dimension sehr einsichtig. Doktor Siegmar Roth:
Wenn ich zusätzliche Ladungen hineinbringe, dann modifizieren sie die Bindung. Sie ändern die Bindungslänge, der Abstand zwischen zwei Kohlenstoffatomen wird größer, und zwar zwischen je zwei Atomen. Es werden also alle Abstände größer, und deshalb wird die ganze Nanoröhre größer oder kleiner. Dieser quantenchemische Mechanismus ist die Grundlage unseres Muskels.
Auf den ersten Blick recht paradox, erscheint es hingegen, was deutsche Forscher für einen anderen Anwendungsbereich mit Nanoröhrchen vorhaben. Sie wollen ihrer Hilfe einen Tank für das Wasserstoff-Auto bauen. Und zwar möchten sie das Fassungsvermögen des Tanks ausgerechnet dadurch vergrößern, dass sie zusätzlich zum Wasserstoff noch Nanoröhrchen hineinpacken. Klingt abwegig, ist es aber gar nicht, so Roth:
Die Hoffnung ist, dass es eine anziehende Kraft zwischen dem Wasserstoff und der Wand des Rohres gibt. Wenn ich eine Wasserstoffflasche innen mit etwas fülle, was eine sehr große Oberfläche hat, dann würden starke Adsorptionskräfte auftreten. Bei einem bestimmten Druck, mit dem ich die Flasche fülle, kriege ich dann mehr rein, oder ich kann einen bestimmten Füllgrad vielleicht mit einem niedrigeren Druck erreichen. Das ist die Hoffnung.
Aber diese Hoffung trügt, zumindest deuten die bisherigen Untersuchungen darauf hin:
Da gab es sehr optimistische Publikationen. Wir haben leider zeigen müssen, dass im Augenblick die Aussichten nicht sonderlich optimistisch sind. Das heißt, man wird in den nächsten paar Jahren mit einem Wasserstoffauto ohne nachzutanken nicht so weit fahren können, wie heute mit einem Benzinauto.
Vielleicht gibt es für diesen Einsatzzweck jenseits des Atlantiks ja Ansätze, die mehr Aussicht auf Erfolg haben. Bis zum Freitag noch dauert das Symposium. Neben den Referaten und der Diskussion steht die auch die Erarbeitung eines gemeinsamen Positionspapiers der Nanotechniker auf der Tagesordnung. Es dürfte wohl so eine Art transatlantische Grundsatzerklärung für dieses zukunftsträchtige Forschungsgebiet werden.
Noch immer fördern Wissenschaftler jedes Jahr erstaunliche Eigenschaften von Stoffen zu Tage, deren Strukturen im Bereich von einigen Millionstel Millimeter liegen. Und angesichts dieses Potentials, das die Nanometer-Dimension birgt, ist es nur vernünftig, wenn man sich international abspricht, damit die Forschungsarbeit nicht doppelt getan werden muss. Dr. Vicki Colvin vom Veranstaltungskomitee des Nanoworkshops:
Der Workshop ist so angelegt, dass dabei Partnerschaften zwischen den Vereinigten Staaten und der Europäischen Union entstehen können. Es gibt sehr kurze Referate und genügend Zeit für Diskussionen, beispielweise über die Unterschiede der europäischen und der US-amerikanischen Nanotechnologie-Programme, welche Stärken die USA haben, welche die Europäer und wie wir am besten arbeiten, um uns zu ergänzen.
Eine der Stärken der Europäer oder speziell ein ziemlich weit fortgeschrittenes Projekt deutscher Nanoforscher ist der Einsatz von Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Muskelersatz. Am Stuttgarter Max-Planck-Institut für Festkörperforschung arbeitet man daran, mit einzelnen Kohlenstoff-Röhrchen den Bewegungsapparat eines Mikrosystems zu bauen oder mit vielen Röhrchen menschliche Muskeln zu ersetzen. Dr. Siegmar Roth erläutert, wie's funktioniert:
Es muss eine Bewegung geben, und die Bewegung muss durch irgendetwas ausgelöst werden - durch ein elektrisches Signal. Die Nanotubes haben die Eigenschaft, dass sie, wenn man sie elektrisch lädt, länger werden. Das nutzen wir aus, sodass sie gegen irgendetwas drücken, und das ist es, was auch ein Muskel macht.
Und warum sie das machen, das ist wie vieles in der Nanometer-Dimension sehr einsichtig. Doktor Siegmar Roth:
Wenn ich zusätzliche Ladungen hineinbringe, dann modifizieren sie die Bindung. Sie ändern die Bindungslänge, der Abstand zwischen zwei Kohlenstoffatomen wird größer, und zwar zwischen je zwei Atomen. Es werden also alle Abstände größer, und deshalb wird die ganze Nanoröhre größer oder kleiner. Dieser quantenchemische Mechanismus ist die Grundlage unseres Muskels.
Auf den ersten Blick recht paradox, erscheint es hingegen, was deutsche Forscher für einen anderen Anwendungsbereich mit Nanoröhrchen vorhaben. Sie wollen ihrer Hilfe einen Tank für das Wasserstoff-Auto bauen. Und zwar möchten sie das Fassungsvermögen des Tanks ausgerechnet dadurch vergrößern, dass sie zusätzlich zum Wasserstoff noch Nanoröhrchen hineinpacken. Klingt abwegig, ist es aber gar nicht, so Roth:
Die Hoffnung ist, dass es eine anziehende Kraft zwischen dem Wasserstoff und der Wand des Rohres gibt. Wenn ich eine Wasserstoffflasche innen mit etwas fülle, was eine sehr große Oberfläche hat, dann würden starke Adsorptionskräfte auftreten. Bei einem bestimmten Druck, mit dem ich die Flasche fülle, kriege ich dann mehr rein, oder ich kann einen bestimmten Füllgrad vielleicht mit einem niedrigeren Druck erreichen. Das ist die Hoffnung.
Aber diese Hoffung trügt, zumindest deuten die bisherigen Untersuchungen darauf hin:
Da gab es sehr optimistische Publikationen. Wir haben leider zeigen müssen, dass im Augenblick die Aussichten nicht sonderlich optimistisch sind. Das heißt, man wird in den nächsten paar Jahren mit einem Wasserstoffauto ohne nachzutanken nicht so weit fahren können, wie heute mit einem Benzinauto.
Vielleicht gibt es für diesen Einsatzzweck jenseits des Atlantiks ja Ansätze, die mehr Aussicht auf Erfolg haben. Bis zum Freitag noch dauert das Symposium. Neben den Referaten und der Diskussion steht die auch die Erarbeitung eines gemeinsamen Positionspapiers der Nanotechniker auf der Tagesordnung. Es dürfte wohl so eine Art transatlantische Grundsatzerklärung für dieses zukunftsträchtige Forschungsgebiet werden.