Warten auf Big Bang

Quantensprung In der Nanotechnologie gelten die Gesetze der Quantenphysik. Die Auswirkungen von Nano-Materialien auf Organismen und Umwelt kennt auch die Wissenschaft noch nicht

Ein sofortiges Moratorium für alle Anwendungen von Nanotechnologie forderte die kanadische Gruppe Action Group on Erosion, Technology and Concentration (ETC) auf einer Konferenz in Brüssel Anfang Juni. "Wir sind nicht generell gegen Nanotechnologie, das ist ein derart vielfältiges Feld. Einige Anwendungen könnten große Versprechen einlösen, doch das Sicherheitsproblem ist ebenso groß - das müssen wir zuerst angehen", erklärt Douglas Parr von Greenpeace England und bringt damit die Stimmung der Konferenz auf den Punkt.

Im Milliardstel-Bereich ist vieles anders

Nanotechnologie ist Technologie im Bereich von einem Milliardstel Meter. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 80.000 Nanometer dick. Nanotechnologie ermöglicht, Materie auf der Ebene von Atomen und Molekülen zu manipulieren. Auf dieser Größenebene gelten aber die Gesetze der Quantenphysik, in der die Elemente fundamental veränderte Eigenschaften haben können. Ein Element, das im Makrobereich rot ist, erscheint im Nanobereich grün; ein im Makrobereich weiches und biegsames Material kann im Nanobereich härter und stärker sein als Stahl. Auch chemische Reaktivität oder elektrische Leitfähigkeit können sich radikal ändern.

"Der Punkt ist", sagt Pat Mooney von ETC, "dass wir nicht wissen, was akkumulierte Mengen dieser Nanomaterialien in der Lunge, in der Leber, aber auch im Grundwasser bewirken, auch wenn wir wissen, welche Auswirkungen größere Partikel der gleichen Materialien darauf haben. Bisher gibt es keine einzige überstaatliche Instanz, die Nanotechnologie überwacht und reguliert. Und es gibt auch keine international akzeptierten, wissenschaftlichen Sicherheitsstandards, die Laborforschung oder Vermarktung von Nano-Skala-Produkten regulieren. Deshalb braucht es ein Moratorium."

Nanomaterialien werden heute schon kommerziell vertrieben. Die US Firma Nanophase Inc. produziert unter anderem nanomisiertes Zink- und Titaniumoxid, das in Sonnenschutzmitteln Anwendung findet. Die Nanopartikel blocken das UV-Licht besser ab und dringen besser in die Haut ein. Im Jahr 2001 hat Nanophase 250 Tonnen Zinkoxid verkauft. Nanopartikel werden auch zur Herstellung von kratzfesten Brillengläsern, schwer brennbaren Plastikmaterialien oder von Kosmetika eingesetzt. Zur Herstellung erneuerbarer Energie werden Nanopartikel in Plastik verpackt. Ziel ist, eine "nanosolare Farbe" zu konstruieren, die unsichtbar auf jede Oberfläche angebracht werden kann. Strassen oder Gebäudefassaden würden zu riesigen Energie-Generatoren. In der Medizin wird versucht, Medikamente in winzige Nanokugeln zu verpacken, um sie schnell und leicht zum Zielorgan zu bringen.

Besondere Bedeutung kommt zwei Nanoformen von reinem Kohlenstoff zu: Die so genannten Fulleren gleichen winzigen Fußbällen; Nanotuben sind lang und zylindrisch, dabei 100 Mal stärker als Stahl und etwa ein Fünftel leichter. Sie leiten Elektrizität besser als Kupfer und können auch als Halbleiter dienen, je nachdem, wie sie aufgerollt sind. Nanotuben eignen sich auch hervorragend als Wärmeleiter. Weil sie superstark und ultraleicht sind, könnten sie bald in vielen Baumaterialien Verwendung finden, im Flugzeug- und Autobau oder für Knochenimplantate und künstliche Gelenke. Der französische Tennis-Racquet-Hersteller Babolat verkauft bereits Nanotube VS-Racquets, die wegen Nanotub-Einlagen besonders leicht und stabil sind.

Hybride

Die ganz große Zukunft der Nanotechnologie liegt aber in der Verschmelzung verschiedener neuer Technologien. Diese Megawissenschaft könnte BANG heißen: eine Verschmelzung von Bits (Informatik), Atomen (Nanotechnologie), Neuronen (kognitive Neurowissenschaften) und Genen (Gentechnologie) und den Gebieten, die auf der Ebene von Atomen und Molekülen funktionieren. Als "Nanobiotechnologie" wird die Integration von Nano- und Biotechnologie bezeichnet. Sie ermöglicht die Verschmelzung lebender und nicht lebender Materie, die Konstruktion von hybriden Organismen und Produkten.

Dieses Frühjahr berichtete der New Scientist, dass der deutsche Forscher Günter von Kriedowski den Prototyp eines sich selbst vermehrenden Objekts in Nanogrösse aus biologischer Materie konstruiert hat. Er verwandte dazu DNA-Moleküle. Da DNA Strom leitet, ist es möglich, dass DNA-Nanostrukturen zur Erschaffung von winzigen, sich selber zusammensetzenden Kreisläufen verwendet werden könnten. Von Kriedowski plant, die DNA-Nanostrukturen mit Hochfrequenz-Radiosignalen zu kontrollieren.

Eine andere ForscherInnen-Gruppe entwirft molekulare Verbindungen, die es Neuronen im Gehirn ermöglichen, mit Silikondrähten (Computer) zu kommunizieren. An der Universität Lund in Schweden entwickeln ForscherInnen "bionische" Hände, die direkt vom Gehirn aus aktiviert werden können. "Letztendlich", sagt Jim Thomas, "geht es mit Hilfe der Nanotechnik auch um die Erschaffung neuer Lebensformen - vom Atom an aufwärts, also um die Erschaffung von Genen, Viren, Bakterien und von Mischwesen jeglicher Art".

Weitere Informationen: www.etcgroup.org


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Nano-ökonomische Eckdaten

Im Jahr 2001 betrugen die weltweiten Ausgaben für Forschung Entwicklung im Bereich Nanotechnologie rund vier Milliarden US-Dollar. Mehr als 30 Regierungen haben Nano- Wissenschafts-Initiativen lanciert, wobei Europa, USA und Japan um die Vorherrschaft konkurrieren. Rund 500 Nanotechfirmen sind in Europa, den USA und Asien tätig. Darunter befinden sich IBM, EXXON Mobil, Dow, Xerox, Eli Lilly, Aventis, Mitsubishi und Bayer.

Der kommerzielle Wert der Nanotechnologie ist heute noch klein. Das soll sich schnell ändern. Gemäss Schätzungen der US-National Science Foundation werden 2010 die Hälfte aller pharmazeutischen Produkte auf Nanotechnologie beruhen. Und die Verkäufe sollen bis 2015 eine Billion US-Dollar jährlich überschreiten. Die Dynamik der neuen Technologie zeigt sich bei den Patentanträgen: Hatten 1980 erst 60 US-Patente einen Bezug zu Nanotechnologie, waren es 2001 schon über 400. Am meisten Patentanträge stammen von der US-Marine und der US-Armee.

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00:00 01.08.2003

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