"Die Deutschen betrachten oft zuerst die Probleme"

Horst Hahn, Leiter des Instituts für Nanotechnologie (INT) am Forschungszentrum Karlsruhe, über Realität und Visionen der Nanoforschung und die Schwierigkeiten bei der industriellen Umsetzung neuer Erkenntnisse.

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Horst Hahn leitet das Institut für Nanotechnologie (INT) am Forschungszentrum Karlsruhe. Der Materialwissenschaftler war auch an der Gründung des Darmstädter Nanotech-Unternehmens SusTech beteiligt. TR sprach mit Hahn über Realität und Visionen der Nanoforschung und die Schwierigkeiten bei der industriellen Umsetzung neuer Erkenntnisse.

TR: Herr Hahn, sind nanotechnische Lösungen eher Verbesserungen von existierenden Technologien, oder zeichnen sich auch radikal neue Lösungen ab?

Horst Hahn: Der Traum eines Wissenschaftlers ist natürlich, etwas ganz Visionäres zu machen. Den großen Sprung zu schaffen. Die Realität ist anders: Industrie und Verbraucher denken doch sehr traditionell, wollen das Bestehende erst mal weiter entwickeln. Nehmen Sie die Energietechnik: Wenn wir unendlich viel Öl zur Verfügung hätten und unsere Umwelt nicht mit Abgasen belasten würden, gäbe es keine treibende Kraft, über Alternativen nachzudenken. So ist es aber nicht.

Bietet Nanotechnik hier neue Lösungen?

Horst Hahn: Ja, beispielsweise bei Speichermedien für Wasserstoff, dem Treibstoff in Brennstoffzellenautos.Wenn man sechs bis sieben Gewichtsprozent Wasserstoff in einem Feststoff speichern könnte, hätte man einen Energieträger, der zwar nicht ganz so gut ist wie Benzin, aber doch deutlich besser als Batterien in Elektroautos. Außerdem wäre dies sicherer, als den Wasserstoff verflüssigt oder komprimiert zu transportieren.

Welches Material eignet sich als Wasserstoffspeicher?

Horst Hahn: Ein Ansatz sind Alanate, also Verbindungen aus Aluminium und Wasserstoff, die man mit Magnesium legiert. Dabei geht es nicht nur um die Herstellung dieser Verbindungen, sondern auch um geeignete Nanostrukturen. Denn die sind wichtig, um die richtige Kinetik, also die Geschwindigkeit des Betankens, zu erreichen. Man will ja nicht vier Stunden an der Wasserstofftankstelle stehen, das soll in Minuten gehen. Dazu braucht man wiederum geeignete Katalysatoren, die typischerweise auch Nanostrukturen sind, so genannte Cluster. Bei den Alanaten halten unsere Wissenschaftler am Institut für Nanotechnologie den Weltrekord: Das Betanken und Entladen des Wasserstoffspeichers dauert nicht mehr länger als eine Minute.

Wie überführt man so ein Konzept wie die Alanate als Wasserstoffspeicher in eine industrielle Anwendung?

Horst Hahn: Man kann nicht immer alles mit Geld beschleunigen, aber ein guter Einsatz von Forschungsgeldern ist natürlich eine ganz wichtige Voraussetzung, um international wettbewerbsfähig zu bleiben.Wenn wie im Fall der Alanate die Anwendung im Auto klar ist, müssen gewisse technische Parameter erreicht werden. Die drei wichtigsten sind: die Gesamtspeicherkapazität, die Kinetik und die Thermodynamik, also die Frage, bei welchen Temperaturen ich diesen Tank betreiben will. Bei einer solchen Grundlagenforschung mit klaren Zielen bietet es sich an, in einer sehr frühen Phase mit der Industrie zusammenzuarbeiten. Das ist ganz wichtig: Man braucht eine Industrie, die das übernimmt und auch längerfristig denkt. Ich sehe hier allerdings noch gewisse Defizite.

Zum Beispiel?

Horst Hahn: Die Giant Magneto-Resistance, der Riesenmagnetwiderstand: Dieser Effekt wurde in den achtziger Jahren am Forschungszentrum Jülich entdeckt, aber im Wesentlichen von ausländischen Firmen in Schreibleseköpfen für Festplatten zu einer konkreten Anwendung entwickelt. Da hat sich die deutsche Industrie bedeckt gehalten. Ich finde es sehr schade, dass solche Dinge, die an deutschen Instituten entwickelt werden, dann im Ausland in Produkte umgesetzt werden. Da muss dringend etwas verbessert werden. Die Deutschen betrachten oft zuerst die Probleme. Ein Beispiel habe ich selbst in Dresden auf der „Nanofair“ erlebt: Ein Kollege von mir berichtete dort über einen Einzelatomtransistor– ein wunderschönes Experiment. Die einzige Bemerkung aus dem Auditorium war, dass man das technisch gar nicht umsetzen könne. Dabei ist das ja nur die allererste Entwicklungsstufe. Als er dagegen das Konzept in den USA vorgestellt hat, ist er gleich zu vier anderen Tagungen und auch von einer Firma eingeladen worden. Die haben das Potenzial gesehen, das da drinsteckt. Das zeigt mir die unterschiedliche Herangehensweise.

Was halten sie eigentlich von dem umstrittenen Konzept der Nanoroboter, die eines Tages durch unsere Blutbahn flitzen und Zellen reparieren sollen? In den USA wird es von einigen Forschern hochgehalten und geistert immer wieder durch Medien geistert?

Horst Hahn: Wir müssen wachsam sein, was alles gemacht wird. Verhindern werden wir es nicht können. Allerdings ist das so weit in der Zukunft, dass man sich darüber keine Sorgen machen sollte. Aber es könnte bei den Menschen eine Abneigung gegen alles, was ein „nano“ in der Vorsilbe führt, erzeugen. Das ist eine Gefahr.

Wo wird Nanotechnik Veränderungen mit sich bringen?

Horst Hahn: Es gibt ja viele Neuerungen wie in der Halbleitertechnik, die bereits da sind. Die Schreibleseköpfe in Festplatten habe ich erwähnt. Das ist heute in jedem Laptop drin. Man wird Nanotechnik aber auch in Automobilsensoren finden. Die Basis für solche Sensoren ist die nanotechnische Möglichkeit, Materialien mit atomarer Genauigkeit übereinander zu schichten. In der Medizin gibt es visionäre Ideen, etwa zur Verabreichung von Medikamenten: Die Medikamente werden nur dahin transportiert, wo sie benötigt werden und damit viel verträglicher.Wenn man Kopfschmerzen hat, braucht man ja das Aspirin nicht in den Füßen. Ein Sensor löst etwa über eine Änderung des pH-Werts diesen „controlled release“ aus. Das ist eine revolutionäre Vorstellung. (nbo)