„Wer „Nanotechnologie“ sagt, hat damit immer schon das von der amerikanischen Wissenschaftspolitik abgesegnete Assoziationspaket aus der Populärkultur übernommen“

Mein Blogbericht über die Nanosolarzellen ist einer der am meisten aufgerufenen. Trotzdem scheint das Thema der „Nanotechnologie“ noch nicht im allgemeinen Interesse angekommen zu sein. Dabei gilt es unter Kennern als revolutionäre Neuerung, die die Welt in den nächsten Jahrzehnten maßgeblich verändern könnte. Inzwischen wandert Nano in unsere alltäglichen Produkte, und kaum einer merkts…

Es ist schon rein wissenschaftlich faszinierend festzustellen, dass bei einer Teilchengröße im Nanometerbereich wichtige Teilcheneigenschaften (Leitfähigkeit, Magnetisierung…) sich mit der Größe und der äußeren Form verändern, so dass neue Freiheitsgrade für die technische Gestaltung entstehen.

Von den Visionen sich selbst reproduzierender Assembler mal noch ganz abgesehen. Für mich war das Thema „Nanotechnologie“ auch deshalb interessant, weil es als Beginn einer neuen industriellen Revolution ausgegeben wird. Dabei hatten manche doch schon gedacht, der Kapitalismus habe seine innovative, konstruktive Funktion längst eingebüßt und brächte nur noch destruktive Folgen mit sich. Sollte sich in ihm die „materiell-technische Basis“ der meisten Produktionsprozesse noch einmal grundlegend umwälzen?

Die folgenden Blogbeiträge werden sich mit folgenden Themen beschäftigen:

Was ist eigentlich Nanotechnologie?

Der Chemiker, Philosoph und Soziologe Joachim Schummer vermutet in seinem Buch „Nanotechnologie. Spiele mit Grenzen“, dass die Nanotechnologie gar keine spezielle Technik oder Forschungsrichtung ist, sondern „ein Bündel von Ideen über die Rolle von Wissenschaft und Technik in der Gesellschaft, die an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit artikuliert werden“ (Schummer 2003: 13).

Nanotechnologie scheint erst einmal nur wieder eine Technologie wie alle anderen zu sein – nur eben im Nanometerbereich.
Aber das ist nicht ganz so. Armin Grunwald stellt fest (Grunwald 2008a), dass die Nanotechnologie als „Querschnittstechnologie“ und „enabling technology“ keinen feste Nanotechnologie als „Querschnittstechnologie“ und „enabling technology“ keinen festen Gegenstand hat und dass damit auch nicht über die Gestaltung dieses Gegenstands nach bestimmten Zwecken gesprochen werden kann, sondern die Zwecke der Entwicklung sind ganz unbestimmt. Daher kommt auch die Vielfalt der großen Versprechungen – gleichzeitig wird die Entwicklung der Nanotechnologie eher zum Selbstzweck und damit auch kaum noch rational diskutierbar. Diese Technologie ist nicht wie irgend eine andere Technologie, sondern sie hat die Besonderheit: einerseits zu versprechen, dass alles bis in den atomaren Bereich hinein kontrollier- und manipulierbar gemacht werden könne und andererseits die eigene Entwicklungsrichtung so unvorhersagbar zu machen, dass alle Prognosen zwischen Paradies und Apokalypse eine Berechtigung zu haben scheinen.

Diese Unklarheit kommt auch daher, dass in der Praxis vielfältige Forschungen und Entwicklungen in verschiedensten Fachbereichen geschehen, für die erst einmal eine Selbstbeschreibung als „Nanotechnologie“ unnötig war. Wichtig wird die Frage der Definition eigentlich erst, wenn es darum geht, den besonderen Anspruch auf staatliche Förderung zu legitimieren (vgl. Grunwald 2008b: 38 f.). Nanotechnologie ist also nichts direkt Vorfindbares, das als solches nur noch bezeichnet zu werden braucht, sondern diese Bezeichnung ist „ein politisches Konstrukt“ (ebd.: 39). Aber natürlich bedeutet dies auch nicht, dass es lediglich ein Hirngespinst ist, sondern es bezieht sich auf reale Praxen menschlichen Handelns, die es – als allgemeinste Bestimmung – mit Objekten im Nanometerbereich zu tun haben.


Ein Haar hat 100 000 mal kleinere Abmessungen als ein Haus.
Ein Nanoobjekt ist noch einmal 100 000 mal kleiner. (Quelle)

Das Wort „nano“ ist vom griechischen „nannos“ abgeleutet und bedeutet Zwerg. Dieses griechische Wort würde kaum jemand kennen, wenn es nicht schon lange auch als Maßeinheit für jeweils „ein Milliardstel“ verwendet würde. Nanotechnologie hat es nun zumindestens mit etwas sehr Kleinem zu tun, und im engeren Sinne beziehen sich die meisten Begriffsbestimmungen auch auf Gegenstände mit den Maßen zwischen 0,1 und 100 Nanometern. Danach unterscheiden sich die Definitionen aber stark.

Zur Verdeutlichung der Kleinheit der Nanometerwelt ist folgendes Video gut geeignet:

Und wer noch gesungen haben möchte, was Nanotechnologie ist: 😉

Größe oder qualitative Eigenschaften?

So ganz können sich die Beteiligten und Beobachter nicht einigen, was Nanotechnologie eigentlich ist. Das hängt vor allem damit zusammen, dass im wesentlichen zwei verschiedene Interpretations- und Handlungsformen um die Priorität um die Zuschreibung des Wesentlichen streiten.

(Quelle)
(siehe auch das Video) 		A) Vision der atomaren Manipulation
Wie das ganz oben gezeigte Bild mit dem Motto „Shaping the world atom by atom“ andeutet, und worauf sich viele die Nanotechnologie propagierenden Schriften und Filme besonders konzentrieren, ist die Vision eines Aufbaus von mehr oder weniger komplexen Strukturen in individuellen Arbeitsschritten, bei denen Atom für Atom manipuliert wird (Schummer 2003: 39, vgl. auch meinen früheren Blogbeitrag). Als Beweis für die Möglichkeit solcher Atom-Handhabung gelten solche künstlich positionieren Atome wie bei dem berühmt gewordenen Schriftzug „IBM“.
Solche Techniken vertrauen stark darauf, dass man mit Atomen einmal ziemlich genau so wird hantieren können wie jetzt mit makroskopischen „anfassbaren“ Klötzchen. Das setzt natürlich voraus, dass sie, abgesehen vom Wirken bestimmter Bindungen (van der Waals, Dipop-Dipol-Wechselwirkung,…) kein unheimliches Eigenleben entwickeln, obgleich es natürlich Quanteneffekte sind (das „Tunneln“), die die entsprechende mechanische Bewegung vermitteln.
(Köhler, Fritzsche 2007 : 136)

Die Drexlersche Vision von einer Atom-für-Atom-Manipulation der Materie hat seit ihrer Verkündung im Jahr 1986 durchaus einige praktische Fortschritte gemacht. Recht gut erläutert wird ein Beispiel aus der FU Berlin. Hier werden als reaktive Gruppe Halogene (wie Chlor, Brom oder Jod) an ein Kohlenstoffmolekül gebunden. Dies Kohlenstoffmoleküle mit der halogenhaltigen reaktiven Gruppe befinden sich auf einer Goldprobe. Diese Goldprobe wird dann erwärmt und durch die thermische Energie brechen die Kohlenstoff-Halogen-Bindungen. Die übrig bleibenden reaktiven Stellen der C-Bausteine, die sich ebenfalls durch die Wärme bewegen, verbinden sich dann miteinander (kovalente Bindungen entstehen) und es entsteht ein Polymer-Netzwerk, bzw. Polymerketten (wenn nur zwei reaktive Gruppen vorhanden sind), welche als Träger von elektrischem Strom im Nanobereich genutzt werden können.


Konzept der gezielten Verknüpfung von Molekülen auf Oberflächen: Im ersten Schritt werden reaktive Stellen (*) im Molekül durch Abspaltung reaktiver Gruppen erzeugt, an denen im zweiten Schritt die Moleküle chemisch verbunden werden. (Quelle)

B) Ein weiterer Definitionsversuch geht spezifischer auf die Besonderheiten im Nanobereich ein: Da geht es vor allem um neue Eigenschaften, die Körper im Nanobereich zeigen. Es hat sich gezeigt, dass sich Eigenschaften von festen Partikeln bei gleicher chemischer Zusammensetzung im Nanometerbereich ändern, wenn man Partikelgröße und –form variiert. Es geht also nicht nur um Miniaturisierung, sondern „the empire of dwarfs has ist own rules“ (Schmid 2003: 10). Diese Definition konnte sich leider nicht durchsetzen, denn viele Akteure aus der „Nanotechnologie“-Szene finden sich in der Definition A) wieder, die durch B) in Frage gestellt bzw. relativiert wird. Ich finde B) aber eigentlich treffender, wenn man sich nicht an Visionen klammert, sondern an die Wirklichkeit der Welt im Nanometerbereich hält.

Eine auf B) beruhende Definition lautet:

„Nanotechnology is dealing with functional systems based on the use of sub-units with specific size-dependent properties of the individual sub-units or of a system of those.” (Schmid u.a. 2003: 24)

Alles, was mit Nanotechnologie zu tun hat, lässt sich einerseits z.B. entsprechend der Struktur der Objekte unterteilen(punktförmig, linienförmig, Schichtstrukturen) oder andererseits nach Handlungsfeldern.

Nach Grunwald (2008b: 32) lassen sich folgende Handlungsfelder unterscheiden:

  • Nanomaterialien
  • Nanoelektronik
  • Nanobiotechnologie
  • Nanomedizin

Wichtig ist bei der Beschäftigung mit Nanotechnologie bei allem fachlichen Interesse die Berücksichtigung der gesellschaftlichen Einbettung:

„Denn Technik besteht nicht aus abstrakten Gegenständen oder Verfahren und entsteht nicht von selbst, sondern wird zu Zielen und Zwecken hergestellt, um etwas zu bewirken. Damit ist sie immer bereits in gesellschaftliche Zielsetzungen, Problemdiagnosen und Handlungsstrategien eingebettet.“ (Grunwald 2008b: 79)