Alles NANO oder was?

Nanotechnologie für Neugierige
1. Auflage 2013
ISBN: 978-3-527-32961-8
Verlag: Wiley-VCH

Buch, Deutsch, 267 Seiten, Format (B × H): 140 mm x 214 mm, Gewicht: 438 g

Reihe: Erlebnis Wissenschaft

Die Perfektion der Mücke oder ein Reiseführer in die NANO-Welt
Alles NANO, oder was? Das fragen sich immer mehr Menschen. Die Computer werden intelligenter, die Handys kleiner. Die Nanotechnologie bietet schon heute beachtliche Anwendungen. Noch mehr allerdings faszinieren die Möglichkeiten, die in der Zukunft liegen, zum Beispiel in der Medizin. Können spezielle Nanopartikel tatsächlich bald gezielt Krebszellen attackieren? Zeit für eine Bestandsaufnahme: Was ist Nanotechnologie? Wo kommt sie bereits zum Einsatz? Was kann sie in Zukunft leisten? Und welche Gefahren sind mit ihr verbunden? All diese Fragen beantwortet Gert Ganteför, im richtigen Leben Physikprofessor, in diesem dem Buch.
Beste NANO-Lehrmeisterin: die Natur
Die Natur ist dabei der reizvolle Ausgangspunkt des Buches, denn sie ist »die wahre Meisterin der Nanotechnologie«, wie Ganteför betont. Naheliegend dass der Autor zunächst einmal die Gesetze erklärt, die in der Welt der Moleküle, Atome und Quanten herrschen. Dringt man zum Beispiel in den Bereich von unter 100 Nanometern vor - zum Vergleich: Blutkörperchen sind zehnmal größer - spielen die Naturgesetze verrückt. Elektronen fliegen durch Barrieren, Teilchen können an mehreren Orten gleichzeitig sein und auch das Licht verlässt seine Bahnen. Der Mensch beginnt gerade erst zu verstehen, welche Chancen und Risiken dieser noch unerforschte Bereich bereithält. Dieses Buch ist der unverzichtbare Reiseführer in die Welt der Nanotechnologie - verständlich, unterhaltsam, spannend.

Autoren/Hrsg.

Ganteför, Gerd

Inhaltsverzeichnis

VORWORT
EINLEITUNG
Eine Mücke ist Nanotechnologie
Was ist Nano?
Milli - Mikro - Nano
Es gibt viel Platz nach unten
Bottom-up und top-down
Die seltsamen Naturgesetze der Nanowelt
Nanotechnologie heute
Gefahren
Medizinische Anwendungen
Zukunftsvisionen
DIE GESCHICHTE
Die Idee einer kontinuierlichen Entwicklung
Die Steinzeit
Ägypter und Römer
Das Mittelalter
Die industrielle Revolution
Mikrotechnologie
Nanotechnologie
Die historische Entwicklung im Überblick
DIE NATUR
Kopfüber an der Decke umhergehen
Selbstreinigende Oberflächen
Alle Lebewesen bestehen aus Zellen
Ein Blick in das Innere der Zelle
Die Zelle als Nanofabrik
Der Vorsprung der Natur
Der Mensch baut top-down, die Natur bottom-up
Die Bausteine der Zelle
Die Zellwand
Das Zellgerüst
Proteine
Die Erbsubstanz
Die Synthese von Proteinen
Wie eine Zelle Nanomaschinen baut
Was ist Leben?
Gefährliche Nanomaschinen: Viren
DIE GESETZE
Was ist ein Atom?
Das Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis
Die Temperatur
Die Nanowelt der Quanten
Teilchen und Wellen
Was ist Licht?
Teilchen sind Wellen
Reale Science Fiction: Wahrscheinlichkeitswellen
Der Tunneleffekt
Die Unschärferelation
Neue Eigenschaften in der Nanowelt
Wellen sind Teilchen
WERKZEUGE
Das Lichtmikroskop
Das Elektronenmikroskop
Das Rastertunnelmikroskop
Die Geschichte der Photolithographie
Fertigung von Bauelementen mit Photolithographie
Der Waferstepper
Elektronenstrahl-Lithographie
Materialbearbeitung mit Ionenstrahlen
NANOPARTIKEL
Die Herstellung von Nanopartikeln
Neue Materialien
Feinstaub
Sulfat-Aerosole
Kolloide
Cluster: Neue Eigenschaften im 1-Nanometer-Bereich
Drei Ursachen für neue Eigenschaften
Neue Eigenschaften: 1. Die geometrische Struktur
Fullerene
Nanotubes
Neue Eigenschaften: 2. Reaktive Oberflächenatome
Neue Eigenschaften: 3. Quanteneffekte
Magische Zahlen
ANWENDUNGEN
Nanopartikel in Verbundmaterialien
Nanoton in PET-Flaschen
Sonnencremes mit hohen Schutzfaktoren
Antibakterielle Silber-Nanopartikel
Selbstreinigende Oberflächen
Superkondensatoren
Fasern aus Kohlenstoff-Nanotubes
Nanosiebe
Krebstherapie
Drug-Delivery
Molekulare Elektronik
COMPUTER
Digitalisierung
Der Grundbaustein eines Computers
Die gute alte Zeit: Analoge Datenverarbeitung
Analog-Digital-Wandler
Digital-Analog-Wandler
Speichermedien: CD, Festplatte und USB-Stick
Die Datenauswertung
Wie real ist Feynmans Vision heute?
Vergleich Computer - Gehirn
Das Mooresche Gesetz
Was kommt als Nächstes?
Was können Computer?
GEFAHREN
Unrealistische Gefahren
Reale Gefahren
Konventionelle Schadstoffe
Risikoabschätzung
Eintrittspforten in den Körper
Die Lunge
Ein neues Fachgebiet: Nanotoxikologie
Untersuchungsmethoden
Die Pionierzeit der Nanotoxikologie
Der Stand des Wissen: Eine Übersicht
Siliziumdioxid
Titandioxid
Zinkoxid
Aluminiumoxid
Silber
Gold
Industrieruß (Carbon Black)
Fullerene
Kohlenstoff-Nanotubes
Zusammenfassung
VISIONEN
Produktivität und Ressourcen
Medizin
Computer
Militärische Nanovisionen
Die technologische Singularität
Nanoassembler
Klimakontrolle
ZUSAMMENFASSUNG
REFERENZEN

1. EINLEITUNG
Eine Mücke ist Nanotechnologie
Was ist Nano?
Milli-Mikro-Nano
Es gibt viel Platz nach unten
Bottom-up und Top-down
Die seltsamen Naturgesetze der Nanowelt
Nanotechnologie heute
Gefahren
Medizinische Anwendungen
Zukunftsvisionen
2. GESCHICHTE
Die Idee einer kontinuierlichen Entwicklung
Die Steinzeit
Ägypter und
Das Mittelalter
Die industrielle Revolution
Mikrotechnologie
Nanotechnologie
Die historische Entwicklung im Überblick
3. DIE NATUR
Kopfüber an der Decke umhergehen
Selbstreinigende Oberflächen
Alle Lebewesen bestehen aus Zellen
Ein Blick in das Innere der Zelle
Die Zelle als Nanofabrik
Der Vorsprung der Natur
Der Mensch baut nur Top-down und die Natur nur Bottom-up
Die Bausteine der Zelle
Die Zellwand
Das Zellgerüst
Proteine
Die Erbsubstanz
Die Synthese von Proteinen
Wie eine Zelle Nanomaschinen baut
Was ist Leben?
Gefährliche Nanomaschinen: Viren
4. DIE GESETZE
Was ist ein Atom?
Das Oberfläche-zu-Volumen Verhältnis
Auf dem Wasser laufen
Die Temperatur
Die Nanowelt der Quanten
Teilchen und Wellen
Was ist Licht?
Teilchen sind Wellen
Reale Science Fiction: Wahrscheinlichkeitswellen
Der Tunneleffekt
Die Unschärferelation
Neue Eigenschaften in der Nanowelt
Wellen sind Teilchen
5. WERKZEUGE
Das Lichtmikroskop
Das Elektronenmikroskop
Das Rastertunnelmikroskop
Die Geschichte der Photolithografie
Bauelementefertigung mittels Photolithografie
Der Waferstepper
Elektronenstrahl-Lithografie
Materialbearbeitung mit Ionenstrahlen
6. NANOPARTIKEL
Die Herstellung von Nanopartikeln
Neue Materialien
Feinstaub
Sulfat-Aerosole
Kolloide
Cluster: Neue Eigenschaften im Ein-Nanometer-Bereich
Drei Ursachen für neue Eigenschaften
Neue Eigenschaften: 1. Die geometrische Struktur
Fullerene
Nanotubes
Neue Eigenschaften: 2. Reaktive Oberflächenatome
Neue Eigenschaften: 3. Quanteneffekte
Magische Zahlen
7. ANWENDUNGEN
Nanopartikel in Verbundmaterialien
Nanoton in PET-Flaschen
Sonnencremes mit hohen Schutzfaktoren
Antibakterielle Silber-Nanopartikel
Selbstreinigende Oberflächen
Superkondensatoren
Fasern aus Kohlenstoff-Nanotubes
Nanosiebe
Krebstherapie
Drug-Delivery
Molekulare Elektronik
8. COMPUTER
Digitalisierung
Der Grundbaustein eines Computers
Die gute alte Zeit: Analoge Datenverarbeitung
Analog-Digital-Wandler
Digital-Analog Wandler
Speichermedien: CD, Festplatte und USB-Stick
Die Datenauswertung
Wie real ist Feynman´s Vision heute
Vergleich Computer-Gehirn
Das Mooresche Gesetz
Was kommt als Nächstes?
Was können Computer?
9. GEFAHREN
Unrealistische Gefahren
Reale Gefahren
Konventionelle Schadstoffe
Risikoabschätzung
Eintrittspforten in den Körper
Die Lunge
Ein neues Fachgebiet: Nanotoxikologie
Untersuchungsmethoden
Die Pionierzeit der Nanotoxikologie
Der Stand des Wissens: Eine Übersicht
Siliziumdioxid
Titandioxid
Zinkoxid
Aluminiumoxid
Silber
Gold
Industrieruß (Carbon Black)
Fullerene
Kohlenstoff-Nanotubes
Zusammenfassung
10. VISIONEN
Produktivität und Ressourcen
Medizin
Computer
Militärische Nanovisionen
Die technologische Singularität
Nanoassembler
Klimakontrolle
11. ZUSAMMENFASSUNG

Über Autor(innen)

Gerd Ganteför ist Physikprofessor an der Universität Konstanz und Research Professor im Department of Chemistry an der Johns Hopkins University in Baltimore, USA. In Konstanz hat er erfolgreiche Vorlesungen über Nanotechnologie sowie über Energie und Klima aufgebaut und hält auch öffentliche Vorträge zur Energie- und Klimaproblematik und zu Chancen und Gefahren der Nanotechnologie. Von ihm in der Reihe Erlebnis Wissenschaft ebenfalls erschienen ist das Buch »Klima - der Weltuntergang findet nicht statt«.