Nanotechnologie

Die Nanotechnologie eröffnet ein großes Potenzial für verbesserte Produkteigenschaften und innovative Funktionalitäten, das früh in der Produktentwicklung berücksichtigt und mit den Produktanforderungen abgeglichen werden muss. In der Praxis kann jedoch eine Lücke zwischen Nanotechnologie und Produktentwicklung beobachtet werden. Ein Ansatz, diese zu schließen und die Interoperabilität zu verbessern, besteht in der Definition einer gemeinsamen Sprache, die auf einer funktionsbasierten Sicht aufbaut. Die Formalisierung und die Abbildung der Funktionen bedient sich semantischer Netze und Ontologien, um eine dynamische Erweiterung und Maschinenlesbarkeit zu gewährleisten. Dadurch werden Anwendung und Nanotechnologie verknüpft mit dem Ziel neuer Produktideen mit Nanotechnologie.

Die Entwicklung immer schnellerer und leistungsfähigerer Computer führt zu einer wahren Sturmflut digitaler Daten. Doch wohin mit all den elektronischen Dokumenten, Präsentationen, Lexika, Fotos, Filmen, Musikdateien und geografischen GPS-Informationen? Herkömmliche Methoden der magnetischen Datenspeicherung sind bald an ihre Grenzen gelangt und deshalb wird bereits jetzt mithilfe der Nanotechnologie an neuen Datenträgern geforscht. Als wegweisend zeigt sich die Entwicklung neuartiger magnetischer Datenspeichermethoden, basierend auf der spinpolarisierten Rastertunnelmikroskopie. Auf diesen zukünftigen Datenträgern werden die Informationseinheiten in einzelne Atome geschrieben und es können dann viele Millionen mehr Daten, als auf heute üblichen Festplatten gespeichert werden.

Ein besonders Erfolg versprechendes Anwendungsfeld der Mikro- und Nanotechnologien sind Analysesysteme für die Petrochemie und Gasanalytik, die Prozess- und Umweltmesstechnik sowie die Bio- und Medizintechnik. Solche Mikroanalysesysteme erlauben bei geringen Investitions- und Betriebskosten eine hochgenaue und schnelle Messung bei geringem Proben- und Energiebedarf. Für eine erfolgreiche Umsetzung solcher Systeme in Produkte ist allerdings ein durchgängiger Einsatz dieser Technologien im System erforderlich, da nur so die Vorteile hoher Integrationsdichte, geringer Herstellungskosten bei hoher Funktionalität erreicht werden. Als Beispiele werden verschiedene Mikroanalysesysteme wie Gaschromatographen, Massenspektrometer und IR-Messysteme beschrieben.

Die Mikro- und Nanotechnologie gilt als Technologie der Zukunft, sieht sich jedoch mit enormen Herausforderungen konfrontiert. Nichtsdestotrotz sind die Ergebnisse jahrzehntelanger Forschung längst in der Fertigung und im Alltag angekommen. Die Beiträge in diesem Heft geben Ihnen einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik und zeigen, in wie vielfältiger Weise im Feld der kleinsten Strukturen gearbeitet und geforscht wird.