Auf der Suche nach Platz am Boden - Geschichte der Nanotechnologie und der Nanomaterialien
In seinem 1959 am Caltech gehaltenen Vortrag skizzierte Richard Feynman, ein weltbekannter Nobelpreisträger für Physik und eine Koryphäe, die Aussichten für die Miniaturisierung mechanischer und elektronischer Geräte, die den damaligen Stand der Technik weit übertrafen. Während Ingenieure von Mikrometern sprachen, schlug Feynman vor, bis hinunter zu molekularen Größen und Abständen zu gehen. Der Titel des Vortrags lautete "There's Plenty of Room at the Bottom". Seitdem ist er zu einem Meilenstein und zum Inbegriff eines neuen Zweigs der Wissenschaft und Technik geworden - der Nanotechnologie.
Wie so oft bei bahnbrechenden Arbeiten dauerte es einige Zeit, bis sich Feynmans Fantasien und Vorhersagen durchsetzten und zur Blüte gelangten. Die Erfindung des Rastertunnelmikroskops (STM) im Jahr 1981 öffnete die Tore zur Nanowelt weit. Das STM ermöglichte nicht nur die Betrachtung der Feinheiten der molekularen Struktur der Materie, sondern auch die Manipulation einzelner Atome.
Bald darauf, im Jahr 1985, entdeckten Wissenschaftler an der Rice University Fullerene - regelmäßige Molekülstrukturen, die vollständig aus Kohlenstoffatomen bestehen. Sie verdanken ihren Namen der großen Ähnlichkeit mit einigen der revolutionären Entwürfe von Buckminster Fuller - einem amerikanischen Architekten mit einer Vorliebe für komplexe geometrische Formen. Tiefergehende Untersuchungen des Themas führten bald zu vielen verschiedenen Varianten von Fullerenen, unter anderem zu den heute bekannten Kohlenstoff-Nanoröhren.
Aber konzeptionell war dies alles eine verkleinerte, akribische Version der Handarbeit der Wissenschaftler, und es schien schwer, dass Nanomaterialien jemals kosteneffektiv werden würden. Bis Eric Drexler 1986 sein Buch "Engines of Creation" veröffentlichte, in dem er die Idee von molekularen Assemblern erforschte - autonome Nanomaschinen, die in der Lage sind, sich selbst zu replizieren (ähnlich den frühen Ideen von John von Neumann), die koordiniert handeln und als eine Art Fabrik für die Welt im Nanomaßstab dienen könnten. Dieses Konzept führte zu einer wachsenden Besorgnis unter Technologen und Wissenschaftlern über die möglichen Worst-Case-Szenarien, die eintreten könnten, wenn solche Maschinen losgelassen würden.
In jüngerer Zeit wurde Graphen - eine einatomige Kohlenstoffschicht - entdeckt und ein revolutionäres Verfahren zu seiner Gewinnung entwickelt, für das die Entdecker 2010 den Nobelpreis für Physik erhielten. Mit seinen vielfältigen technischen Anwendungen ist Graphen das derzeit heißeste Thema der Nanotechnologie. Seine Einsatzmöglichkeiten reichen von Hochgeschwindigkeits-Elektronik über effiziente Energiespeicherung bis hin zu extrem widerstandsfähigen Komponenten und könnten schon bald in unserem Alltag allgegenwärtig sein.
Die Geschichte der Nanotechnologie ist noch lange nicht zu Ende, und wir erleben fast regelmäßig wissenschaftliche Durchbrüche. Mit wachsender finanzieller Tragfähigkeit und immer ausgefeilteren technischen Verfahren stehen wir mit Sicherheit kurz vor einer echten Nanotech-Revolution auf globaler Ebene.
