NanogrößenAusscheidungen

Nanogrößen bezeichnen Strukturen und Materialien mit Abmessungen im Bereich von etwa 1 bis 100 Nanometern. Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter. In dieser Größenordnung zeigen Materialien oft veränderte physikalische und chemische Eigenschaften gegenüber ihren Makro- oder Bulk-Äquivalenten, bedingt durch ein hohes Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis sowie häufige Quanteneffekte.

Die Eigenschaften von Nanomaterialien unterscheiden sich deutlich von denen ihrer makroskopischen Gegenstücke. Eine hohe Oberfläche im Verhältnis zum Volumen verändert Reaktivität, Katalysepotenzial, optische Eigenschaften und mechanische Verformbarkeit. Quanteneffekte können Energiezustände beeinflussen und zu veränderten Licht- oder elektrischen Eigenschaften führen, wodurch Nanomaterialien für bestimmte Anwendungen besonders geeignet sind.

Zur Charakterisierung werden Techniken wie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Atomkraftmikroskopie (AFM) eingesetzt. Ergänzend kommen Methoden wie Dynamische Lichtstreuung (DLS) und spektrale Analysen zum Einsatz. In der Herstellung folgen zwei Grundansätze: Top-down-Verfahren wie Lithografie oder Fräsen sowie Bottom-up-Verfahren wie chemische Synthese oder Selbstorganisation.

Anwendungen reichen von Elektronik (Nanodrähte, Quantenpunkte) über Katalyse und Energiespeicher bis hin zu Medizin (zielgerichtete Wirkstofffreisetzung) und Schutz- bzw Funktionsbeschichtungen. Nanomaterialien finden auch in Bereichen wie Sensorik, Umwelttechnik und Verpackungen Verwendung, oft mit Fokus auf verbesserte Leistungsfähigkeit oder neue Funktionalitäten.

Sicherheit und Regulierung betrachten potenzielle Risiken für Gesundheit und Umwelt. Die Gefährdung hängt von Materialtyp, Größe, Form und Oberflächenchemie ab. Wissenschaftliche Bewertung, Risikomanagement und normative Rahmenbedingungen adressieren Herstellung, Verwendung, Kennzeichnung und Entsorgung von Nanomaterialien, wobei Standards und Richtlinien weiterhin entwickelt werden. Forschungsarbeit richtet sich auch auf Standardisierung, Reproduzierbarkeit, Skalierbarkeit der Produktion und das Verständnis interner Wechselwirkungen in biologischen Systemen.