Nanobio - Nanotechnologie im Sinne von Technik

Die Nanotechnologie, oft auch Nanotechnik genannt kommt aus dem altgriechischen Nanos "Zwerg". Dieser Ausdruck gründet auf allen Nano-Forschungsgebieten zu Grunde liegende Größenordnungen der Nanoteilchen, diese sind im Bereich von einem Einzel-Atom bis zu einer Größe von 100 Nanometern (nm). Um diese Größe zu verdeutlichen: Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter! So bezeichnet diese Größenordnung einen Grenzbereich, bei dem die Oberflächeneigenschaften gegenüber dem Volumeneigenschaften der Materialien eine immer größere Rolle spielen und auch immer mehr quantenphysikalische Effekte berücksichtigt werden müssen. Bei der Nanotechnologie stößt die Wissenschaft also zu Längenskalen vor, bei denen es besonders auf die Größe der Eigenschaften eines Objektes ankommt. Die Experten sprechen von der "größeninduzierten Funktionalität".

Mit dem Begriff Nanotechnik oder Nanotechnologie wird heute die Forschung in der Halbleiter-, Cluster- und Oberflächenphysik, aber auch in anderen Gebieten der Chemie und auch in Teilbereichen des Maschinenbaus oder der Lebensmitteltechnologie (Nano-Food), bezeichnet.

Dabei spielen schon heute die Nanomaterialien eine wichtige Rolle für uns. Die Herstellung erfolgt meist auf chemischem Wege oder mittels einer mechanischen Methode. Davon sind mittlerweile einige kommerziell verfügbar und werden in handelsüblichen Produkten eingesetzt. Es gibt aber auch Nanoprodukte die sehr wichtig für die physikalisch-chemische und materialwissenschaftliche Forschung sind.

Sehr bedeutend heutzutage ist die Nanoelektronik. Die Zugehörigkeit der Nanotechnologie wird in der forschungspolitischen und wissenschaftlichen Praxis nicht einheitlich gesehen. Zu unerforscht und unklar sind, immer noch in vielen Bereichen, die Auswirkungen und der Einfluss der meist künstlich hergestellten Teilchen auf unsere Umwelt.

Nanotechnologische Produkte

Es gibt Produkte der Nanotechnologie, die zum Teil bereits seit über 40 Jahren auf dem Markt sind. Erhalten aber erst jetzt, im Zuge des allgemeinen Medienrummels und "Nano-Hype", die Vorsilbe Nano.

Zu den alltäglichen Anwendungen zählen:

  • Pigmente und Zusatzstoffe, auch Additive genannt, für Lacke und Kunststoffe. Diese Lacke werden unter anderem als Schutzanstrich für Karosserien verwendet werden.
  • Nanobeschichtung, die wir als Lotuseffekt kennen und sich selber mithilfe des Lotuseffekts selbst reinigen können. Dabei wird ein nanoskalisches Bindemittel anstelle der herkömmlichen Chromatschichten bei der Automobillackierung verwendet.
  • Sonnencremes, die uns durch nanoskaliges Titandioxid Schutz vor ultravioletter Strahlung geben
  • Nanosilikate, die auf Innenseiten von Flaschen angebracht werden. So kann beispielsweise Ketchup leichter und besser herausfließen
  • Nanobeschichtungen um Plastikflaschen gasdicht zu machen
  • Kleidungsstücke die einen Nanoverbund im Gewebe haben und dadurch schmutzabweisend sind. Diese Eigenschaft beruht darauf, dass Schmutzteilchen nicht an den winzigen Nanoelementen haften können

Viele potentielle Einsatzmöglichkeiten

Das momentane Ziel der Nanotechnologie ist die weitere Miniaturisierung von Mikro- und Optoelektronik, sowie die Erzeugung neuartiger Werkstoffe wie z. B. Nanoröhren. Dazu werden aber, für die Herstellung solcher Strukturen, neue oder weiterentwickelte Techniken benötigt. So werden Beispielsweise neue Strukturierungstechniken in der Halbleitertechnik auch als Nanolithographie bezeichnet. Diese ermöglichen die Fertigung von Strukturen im Nanometermaßstab.

Und auch in der Medizin bieten heute Nanopartikel die Möglichkeit, neuartige Diagnostika und Therapeutika zu entwickeln. Beispielsweise als Kontrastmittel bei der Computertomographie oder Magnetresonanztomographie. Oder als neue Medikamente die mit Nanopartikeln als Wirkstofftransporter oder Wirkstoffdepot verbunden sind, beispielsweise in der Krebstherapie. Hierbei werden meist eisenoxidhaltige Nanopartikel in die Blutbahn injiziert, die sich dann mit dem Blutstrom im Körper verteilen. Diese setzen sich im Tumor ab, damit ist es möglich, durch ein angelegtes Magnetfeld Hitze zu erzeugen und den Tumor zu zerstören. Dabei stehen Methoden der Forschung im Fokus, durch die eine gezielte Anreicherung von Nanopartikel im Tumorgewebe erreicht werden kann.

Bei Oberflächen aus Nanostrukturen gibt es die Möglichkeit, langlebigere, biokompatible Implantate zu entwickeln. Diese Sparte der Nanotechnologie wird dann auch als Nanobiotechnologie oder Nanomedizin bezeichnet.

Auch in der Landwirtschaft ist die die Nanotechnologie eingezogen und besitzt dort ebenfalls mögliche Anwendungen. So wird in Deutschland derzeit an der Entwicklung von Nanofasern als Trägermaterial von Pheromonen für den biologischen Pflanzenschutz geforscht.

Das gesteckte Ziel der Entwicklung in der Nanotechnologie ist die digitale, programmierbare Manipulation der Materie auf atomarer Ebene, daraus resultiert die molekulare Fertigung, beziehungsweise molekulare Nanotechnologie. Für Untersuchungen, die bis in den atomaren Bereich gehen, sind heute mit modernen Elektronenmikroskopen, dem Rastertunnelmikroskop oder dem Rasterkraftmikroskop möglich. Damit lassen sich auch einzelne Nanostrukturen formen.

Aber auch in unserem Haushalt werden nach und nach ausgefeite Elektrogeräte Einzug halten. Es gibt bereit die einen oder anderen Geräte auf Basis von Nanotechnologie. Es wurde das heimische Wohnzimmer ausgewählt.

Kleiner aber schärfer, die Nano Technologie hält Einzug ins Wohnzimmer

Die Beamer-Revolution? Nanotechnik im Hosentaschenformat

Es gehört bald der Vergangenheit an, dass Beamer so groß wie kleine Fernseher sind. Alles wird immer kleiner und auch der Beamer wird immer kleiner und dabei sogar besser im der Bildleistung. Nanostrukturierte und mikroskopisch kleine Linsenfelder liefern heute gestochen scharfe Bilder in perfekten Farben. Entwickelt wurden die leistungsstarken Beamer Prototypen vom Fraunhofer-Institut in Würzburg.

Es gibt aber noch weitere Vorteile neben der enormen Platzersparnis. So haben die Mini-Projektoren einen weiteren entscheidenden, großen Vorteil: Bisher mussten Seminarräume und Hörsäle beim Einsatz eines Beamers stark abgedunkelt werden. Die neuen Mini-Projektoren leuchten aber auch bei sonnendurchfluteten Räumen so hell, dass das das Bild optimal erkennbar ist.

Diese Prototypen der neuen Nano-Projektoren bestehen aus einem nur 11 mal 11 Millimeter kleinen und nur drei Millimeter dünnem Würfel. Dieser wird von einer leistungsstarken LED-Leuchte durchstrahlt.

Physiker des Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena erklärt die Technik so: "In der Mikrooptik ist das Bild bereits integriert - in einer Chromschicht sind die etwa hundert Nanometer kleinen Bildpunkte gespeichert, unter der sich ein Linsenarray befindet. So ein Mikroarray hat insgesamt rund 250 Mikrolinsen und unter jedem befindet sich ein Mikrobild. Es entsteht jetzt ein hochqualitatives Gesamtbild wenn alle zusammen an die Wand projiziert werden. Und das bei gleichzeitig extremer Miniaturisierung des Projektors".

Außer in Beamern sollen auch in Kameras zukünftig diese ultraflachen Mikrooptiken eingesetzt werden. Das Marktpotenzial dieser Technologie sei enorm, da sind sich die Forscher einig. Der Qualitätssprung ist sehr groß und in etwa vergleichbar mit dem Übergang vom klassischen Röhrenfernseher zu HDTV.

Funktioniert überall und jederzeit

Die Wissenschaftler haben in Zusammenarbeit mit Technikdesignern bereits einen etwas größeren Beamer entwickelt, der nach dem gleichen, neuen Prinzip funktioniert. Dieser Beamer ist nur so groß wie eine Streichholzschachtel und mit ihm lassen sich Bilder, Videos, und Präsentationen vom Smartphone oder Laptop auf die Leinwand projizieren. Auf Grund der geringen Größe ist das immer und jederzeit möglich.

Es sollen aber nicht nur Beamer und Projektoren im Kleinformat gebaut werden, auch Digitalkameras und Sensoren sind im zukünftigen Fokus. Es wird bereits an extrem flachen Digitalkameras gearbeitet, in der die Nanotechnik verbaut werden soll. Diese sollen ihren Einsatz auf engstem Raum finden, beispielsweise bei der Raum- bzw. Produktionsüberwachung, also überall wo nur geringer Platz vorhanden ist.

Wahrscheinlich gehört es schon der Vergangenheit an, und zwar der Transport eines Beamers in einem sperrigen Koffer. Hörsäle, Wohnzimmer und Aufenthaltsräume müssen nicht mehr abgedunkelt werden. Wahrscheinlich können wir irgendwann unsere ganze Technik in der Hosentasche umher tragen.

Um bei Thema zu bleiben, es scheint, dass es der Firma LG gelungen ist, einen Mini-Beamer zu entwickeln.

LG MiniBeam Nano: 100 Zoll Beamer für die Hosentasche

LG, als Markenname, ist einer der größten, weltweit tätigen Elektronikkonzerne. Die durchaus ansehnliche Produktpalette wird nun im Segment Beamer um ein kleines aber feines Gerät, reicher. Dem LG MiniBeam Nano. Er besitzt zwar eine geringe native Auflösung, kann aber dennoch durchaus passable und vor allem respektable Eigenschaften aufweisen. Und das bei seiner Größe und dem geringen Gewicht.

Spezifikationen:

  • Native Resolution: 854 x 480 (WVGA)
  • Brightness : 100 ANSI Lumens
  • Contrast Ratio: 100,000:1 (Full On / Full Off)
  • Illumination: RGB LED (Lifespan: up to 30,000 hours)
  • Bildgröße: bis zu 100 Inches (Wall-to-Lens Distanz: 3.625m)
  • Throw Ratio: 1.64 (Normal Throw)
  • Batterie : Built-in (bis zu 2 Stunden)
  • Aspekt Ratio: 16:9
  • Abmessungen (W/D/H): 108 x 103 x 44mm
  • Gewicht: 270 Gramm
  • Sound : Built-in (1W Mono)
  • Screen Share: Wired and Wireless Mirroring with Smartphone / Tablet / PC
  • USB Support: HD DivX / Office Viewer
  • HDMI: Unterstützt Full HD input
  • Power Source: 100-240V AC-DC Adapter / 3,800 mAh Batterie

Die Einsatzgebiete von Beamern und Projektoren sind in der Regel hauptsächlich Konferenzräume und größere Hörsäle, beispielsweise von Universitäten, um wichtige Präsentationen zu ermöglichen. Selbstverständlich werden dafür momentan größere Beamer mit entsprechender Leistung verwendet. Der kleine LG MiniBeam Nano ist da offensichtlich genau das Gegenteil, denn er ist vornehmlich für Privatleute gedacht, die durch spezielle Eigenschaften geködert werden sollen. Er ist mobil einsetzbar, wiegt kaum etwas und passt in die Hosentasche.

Er soll bis zu 100 Zoll Bilddiagonale bei einer Entfernung von gut 3,60m schaffen. Was da noch zu erkennen ist, steht auf einem anderen Blatt, aber diese Werte sind dennoch beeindruckend, obwohl die native Auflösung bei lediglich 854 x 480 Pixel liegt.

Was noch positiv zu erwähnen ist, durch den eingebauten, 3800 mAh starken Akku kann er auch mal unterwegs eingesetzt werden, wo keine Steckdose zu finden ist. Gemäß LG soll er gute 2 Stunden Filmvergnügen bieten, wenn er voll aufgeladen ist.

Das Leuchtmittel des Beamers sind, und jetzt kommen wir wieder zum ursprünglichen Thema, Nano LED-Lampen, welche eine Lebensdauer von ca. 30.000 Stunden besitzen und eine Helligkeit von bis zu 100 ANSI Lumen schaffen.

Es können sowohl USB-Geräte, Smartphone, als auch Tablet oder Notebook und PC, als Bildquelle angeschlossen werden. Ebenfalls ist das Gerät mit WLAN (Wireless Mirroring) ausgestattet, über das drahtlos übertragen werden kann.

Ein schönes Gadget für den Privatgebrauch. Sicher stecken die Geräte noch in der Entwicklung, aber der Anfang ist gemacht und die Nanotechnologie schreitet täglich voran.