Die Wahrheit über Nanotechnologie

Die Nanowissenschaft lässt sich bis zum Beginn des vorherigen Jahrhunderts zurückverfolgen, echte Nano-Produkte bilden schon heute einen Milliarden-Markt. Doch selbst ernst zu nehmende Forscher glauben, dass dies erst der Anfang ist

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  • Niels Boeing
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Wenn es ein Barometer für die Stimmung in unserer technikgetriebenen Zeit gibt, ist es die amerikanische Technologiebörse Nasdaq. Am 3. Dezember vergangenen Jahres stieg dort der Kurs einer unter dem Kürzel NANO notierten Aktie zeitweilig um zehn Prozent. Statt wie sonst üblich 300 000 wechselten mehr als 1,6 Millionen Anteile des kalifornischen Unternehmens Nanometrics den Besitzer.

Analysten vermuteten hinterher, dass die Anleger sich schlicht vertan hatten: Vor Börseneröffnung hatte ein anderes Unternehmen, Nanogen, mitgeteilt, ein wichtiges neues Patent erhalten zu haben. Die an jenem Dezembertag ebenfalls heiß begehrte Nanometrics dagegen hat, wie ein Sprecher einräumt, trotz des eindeutigen Kürzels und Namens mit Nanotechnologie allenfalls am Rande zu tun. Doch getreu dem Motto: "Wo nano draufsteht, muss nano drin sein", hatten viele Leute auch gleich Anteile der Kalifornier gekauft.

Kein Zweifel: Nanotechnologie ist schwer in Mode. Noch 1995 war der Begriff Nanotechnologie ganze 200 Mal in der wichtigen internationalen Wirtschaftspresse aufgetaucht. Vorletztes Jahr hingegen schon 4000 Mal -- eine Steigerung auf das Zwanzigfache. Das deutet darauf hin, dass sich der Nano-Hype in einer ähnlichen Phase befindet wie der Internet-Hype 1993, kurz bevor der Boom losging, konstatiert der "Nanotech Report 2003" von Lux Capital. Die findige Venture-Capital-Gesellschaft aus New York hat die Zeichen der Zeit früh erkannt und vor zwei Jahren schon mal ein Nano-Portfolio angelegt. Dessen Aktien sind seitdem um 215 Prozent gestiegen, sagt Lux-Analyst Josh Wolfe stolz, der Nasdaq-Index dagegen nur um 13,3 Prozent.

Anfang März stellte Bundesforschungsministerin Edelgard Bulmahn das neue Rahmenkonzept zur Förderung der Nanotechnologie vor. 200 Millionen Euro werden in den kommenden vier Jahren in die Leitinnovationen NanoMobil, NanoFab, NanoLux und NanoForLife fließen. Insgesamt 148,2 Millionen Euro schießt die Bundesregierung der deutschen Nanoforschung in diesem Jahr zu. US-Präsident George W. Bush hatte bereits im Dezember im Oval Office, flankiert von strahlenden Repräsentanten der neuen Technik, den 21st Century Nanotechnology Research and Development Act unterzeichnet.

Der beschert Nanoforschern in den USA in diesem Jahr gar knapp 850 Millionen Dollar Fördergelder. Und Mihail Roco, "Mr. Nano" der amerikanischen National Science Foundation, verkündet seit längerem, dass hier eine neue Industrie entstehe, deren Volumen im Jahr 2015 eine Billion Dollar umfassen werde. Wer Aufstieg und Fall der New Economy miterlebt hat, wird sich womöglich die Augen reiben. Geht es etwa schon wieder los?

So gesund Skepsis ist: Wer die aufkommende Unruhe nur als weiteres Indiz für einen erratischen Turbokapitalismus wertet, irrt sich gewaltig. "Der Mensch ist in diesem Moment Zeitzeuge und Gestalter einer zweiten Genesis, einer grundlegend neuen Evolution von materiellen Strukturen, die wir heute noch nicht einmal richtig benennen können", sagt Gerd Binnig. "Wir wissen aber, dass wir an dieser epochalen Schwelle stehen, und zwar genau deshalb, weil wir Strukturen zunehmend feiner und raffinierter beobachten und gestalten können, bis in den atomaren Bereich hinein."

Der aus Frankfurt stammende Physiker ist kein Mann, der leichtfertig große Worte dahersagt -- Binnig weiß, wovon er spricht: Zusammen mit dem Schweizer Heinrich Rohrer erfand er 1981 am IBM-Labor in Rüschlikon das Rastertunnelmikroskop, jenes Gerät, das die Tür in den Nanokosmos weit öffnete und den beiden Forschern fünf Jahre später den Physiknobelpreis brachte. Als Rohrer 1978 den jungen Binnig anheuert, wollen die beiden sehr dünne Schichten auf Metalloberflächen mit Hilfe des "Tunneleffekts" untersuchen. Weil in der Quantenmechanik Elektronen nie einen festen, sondern immer nur einen wahrscheinlichen Aufenthaltsort haben, kann es vorkommen, dass sie sich durch Energiebarrieren, ja sogar durch Vakuum hindurchbewegen. Physiker nennen das "tunneln". Rohrer und sein Kollege Binnig konstruieren eine Anlage, bei der eine ultrafeine Nadelspitze extrem nah über der Probe in Position gebracht wird. Damit wollen sie einen Tunnelstrom zwischen Oberfläche und Spitze messen.

Am 16. März 1981, nach 27 Monaten Arbeit, erhalten Binnig und Rohrer das erste eindeutige Messergebnis: Es gibt einen Zusammenhang zwischen Tunnelstrom und Abstand. Die Stromstärke steigt drastisch an, je näher die Spitze an der Oberfläche ist. Mit Hilfe dieser Erkenntnis bauen die zwei Forscher das Rastertunnelmikroskop. Im Unterschied zum Elektronenmikroskop liefert es nicht nur Bilder in atomarer Auflösung, sondern auch die Höhenunterschiede einer Oberfläche wie in einer topografischen Karte.

Was die beiden damals nicht wussten: Mit dem neuartigen Mikroskop hatten sie einen großen Schritt hin zur Vision des großen amerikanischen Physikers Richard Feynman gemacht. Der hatte 1959 in seinem berühmten Vortrag "There's plenty of room at the bottom" am California Institute of Technology seinen verblüfften Zuhörern eröffnet, "dass es im Prinzip für einen Physiker möglich wäre, jeden chemischen Stoff herzustellen, den ihm der Chemiker aufschreibt. Der gibt die Anweisungen, und der Physiker setzt sie um. Wie? Indem er die Atome dort platziert, wo der Chemiker sie haben will."