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Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie und Umwelt

Ausbildung mit Markenzeichen. Seit 1951.

"Einführung in die Nanotechnologie"

Prof. Dr. Volker Wiskamp, FH Darmstadt, Fachbereich Chemie- und Biotechnologie

Gastvortrag am 7. Dezember 2005 um 11.00 Uhr im Institut Dr. Flad

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Gastvortrag: Nanotechnologie

Am 7. Dezember 2005 hielt Prof. Volker Wiskamp, Dozent an der Fachhochschule Darmstadt, am Institut Dr. Flad einen Gastvortrag zum Thema "Nanotechnologie - kleine Welt ganz groß".

Die Nanotechnologie definierte Prof. Wiskamp als das Herstellen, Analysieren und Arbeiten mit Materialien im Größenbereich 1 bis 100 nm. Zum Einstieg nannte er einige Eigenschaften nanoskopischer Teilchen mit Bezug zur Mechanik und Oberflächenaktivität. Als geeignete Methode zur Analyse der nanoskopischen Oberflächenstrukturen eines Materials, nannte er die Rasterkraftmikroskopie.

An zwei Beispielen für nanostrukturierte Materialien, dünnen Schichten und Nanotubes, wurden einige Bereiche der Nanotechnologie beleuchtet. Dazu zählen neben deren Anwendung auch Methoden zur Herstellung solcher Materialien.

Bedeutende Methoden zur Herstellung von Beschichtungen sind die Gasphasenabscheidung, das Fällen im Sol-Gel-Verfahren oder das Verfahren zur Herstellung von Monolayers an der Gas/Wasser-Grenze.

Angewandt werden nanoskopische Partikel beispielsweise als Magnetflüssigkeiten im medizinischen Bereich der Hyperthermie, sowie als keramische Filter. Außerdem finden sie Verwendung beim Aufbau von Effektpigmenten, wobei ohne die Verwendung von Farbstoffen verschiedenste Farbeindrücke entstehen.

Prof. Wiskamp wies weiter darauf hin, dass die Nanotechnologie auch in der Natur wiederzufinden sei. So werden beispielsweise Oberflächen hergestellt, die den Selbstreinigungseffekt der Lotusblume nachahmen (sog. Lotuseffekt). Auch der nanoskopische Aufbau der Perle wird bei Perlglanzpigmenten in Kosmetika nachgeahmt.

Am Ende seines Vortrages ging Prof. Wiskamp auf die potentiellen negativen Nebenwirkungen der Nanotechnologie ein. Denn Nanopartikel in der Luft und in Kosmetika könnten in den menschlichen Körper oder sogar in Zellen eindringen und dadurch Gesundheitsschädigungen hervorheben.

Clarissa Eisenbach, LG 56

 

Nanotechnologie - kleine Welt ganz groß

Prof. Volker Wiskamp besuchte unsere Schule am 7.12.05 im Rahmen einer Gastvorlesung, um uns neue Arbeitsfelder in der Chemie zu präsentieren. Er hat uns in seinem Vortrag aufgezeigt, was unter Nanotechnologie verstanden wird. Fast jeder hat schon in den Medien von dieser Technologie gehört. Kaum jemand aber weiß, mit welchen Dingen sich dieser Zweig der Forschung beschäftigt.

Zu Beginn erläuterte Prof. Wiskamp die Bedeutung der Stoffgröße, der Eigenschaften wie z.B. Farbintensität bei Pigmenten, Zugfestigkeit oder die Oberfläche von Partikeln bei Katalysatoren sehr anschaulich mit Bildern. Dabei erfuhren wir auch, dass die nanostrukturierte Oberfläche die Farbe eines Stoffes beeinflusst.

Zukünftige Anwendungsgebiete der Nanotechnologie könnten unter anderem die sogenannte Molekulare Elektronik sein, bei der Strom durch einzelne Moleküle geleitet wird. Dies könnte vor allem bei Computerchips eingesetzt werden. Dazu zeigte uns Prof. Wiskamp einen kurzen Film aus dem Karlsruher Forschungszentrum. Es soll aber ebenso möglich werden, Schadstoffe aus flüssigen Lebensmitteln zu filtern oder ein Spray zu entwickeln, welches Schmutz abstößt. Diese Idee wurde aus der Natur, von der Lotuspflanze, entnommen. Es soll eine Oberfläche geschaffen werden, welche selbst Klebstoffe "abprallen" lässt. So könnte man sich z.B. das ständige Autoputzen sparen.

In der Nanotechnologie wird auf molekularer Ebene (1-100nm) gearbeitet. Die Herstellung solch "dünner Schichten" ist deshalb sehr aufwendig. Es gibt jedoch bereits einige Herstellungswege, wie das Abscheiden aus Gasphasen, Ionenimplantation oder das Sol-Gel-Verfahren, welches Nanopartikel mit Polymeren kombiniert und so ein Beschichtungsmaterial bildet. Es können aber ebenso "Nanotubes", welche als Leiter bzw. Halbleiter eingesetzt werden, hergestellt werden. Solche Nanotubes erhält man durch Laserbeschuss oder durch Einsatz eines Plasmas.

Die Nanotechnologie kann viele Sachen vereinfachen oder verbessern. Leider wurden in der Praxis noch keine Produkte getestet und so ist noch ungewiss, ob beim Einsatz dieser Substanzen die Umwelt geschädigt wird, oder gar Gesundheitsprobleme beim Menschen ausgelöst werden können! Hier möchte ich noch ein kurzes Zitat von Herrn Dr. Wiskamp einfügen "Denken wir nur an die FCKW-Gase, hier wurde auch erst 30 Jahre später herausgefunden, was sie anrichten können".

Alles in allem hat dieser Gastvortrag sicherlich Interesse für die Nanotechnologie geweckt. Sicherlich haben auch noch viele Schülerinnen und Schüler anschließend über dieses Thema diskutiert. Und vielleicht werden auch einige später in der Nanotechnologie einen Arbeitsplatz finden.

Andreas Weipert, LG 56

 
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Prof. Dr. Volker Wiskamp

Nach einer Definition des Begriffes Nanotechnologie werden besondere Eigenschaften nanoskaliger Teilchen (Mechanik, Oberflächenaktivität, Rheologie, Optik) begründet sowie Methoden zur Herstellung von Nano-Schichten und Röhren (Abscheidung aus der Gasphase, Ionenimplantation, galvanische Beschichtung, Sol-Gel-Verfahren, Litographie) und ausgewählte Anwendungsgebiete (selbstreinigende Oberflächen - Lotus-Effekt, Filterkeramiken, Sonnenschutzmittel, Effektpigmente, medizinische Anwendungen, molekulare Elektronik) vorgestellt.

Prof. Dr. Volker Wiskamp, geb. 1957, studierte Chemie an der Universität Bochum, dem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim-Ruhr sowie an der Universität Berkeley.
Danach war er vier Jahre lang Polymerforscher bei Bayer.
Seit 1989 vertritt er an der Fachhochschule Darmstadt die "Anorganische und Organische Chemie" in der Lehre.
Sein wissenschaftliches Arbeitsgebiet ist die Didaktik der Chemie mit den Schwerpunkten Hochbegabtenförderung, Bildungspartnerschaften Schule / Hochschule / Industrie, fächerübergreifender Unterricht sowie Experimentieren in Kindergärten und Grundschulen.