Nanometerbereich

Der Nanometerbereich bezeichnet den Größenbereich von etwa 1 bis 100 Nanometern (1 nm = 10^-9 Meter). Auf dieser Skala unterscheiden sich Materialien oft deutlich von ihrem makroskopischen Verhalten, unter anderem durch verstärkte Oberflächenwirkungen und Quantenphänomene. Die Eigenschaften von Stoffen wie elektrischer Leitfähigkeit, Optik oder Reaktivität können hier von denen im Bulk abweichen.

Typische Beispiele verdeutlichen die Größenordnung: Die Breite der DNA-Doppelhelix beträgt ca. 2 nm; viele Proteine liegen im Bereich von wenigen bis mehreren zehn Nanometern; Nanopartikel weisen Durchmesser von 1–100 nm auf. In der Halbleitertechnologie rücken Strukturen im Nanometerbereich in den Fokus, und auch optische Eigenschaften, zum Beispiel plasmonische Resonanzen in Metallnanopartikeln, werden durch die Nanometerskala beeinflusst.

Herstellung und Charakterisierung: Der Nanometerbereich wird sowohl durch Top-down-Verfahren wie Lithografie, Dünnschichtabscheidung oder Epitaxie als auch durch Bottom-up-Ansätze wie Selbstorganisation, kolloidale Synthese oder kontrollierte Oberflächenchemie erzeugt. Zu den zentralen Analyseverfahren gehören Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Rastertunnelmikroskopie (STM), ergänzt durch Größenverteilungsverfahren wie dynamische Lichtstreuung (DLS) und Small-Angle X-ray Scattering (SAXS).

Anwendungen und Relevanz: Nanomaterialien finden sich in der Elektronik, Katalyse, Logistik und Umwelttechnik, in der Medizin für gezielte Arzneimittelabgabe, in der Sensorik und Photonik. Die geringe Größe ermöglicht hohe Oberflächenaktivität, neue elektronische oder optische Eigenschaften und potenzielle Leistungssteigerungen, bringt aber auch Herausforderungen in Herstellung, Skalierung, Sicherheit und Umweltverträglichkeit mit sich.