Die Nanotechnik ist eine „ermöglichende“ Querschnittstechnik, deren Bedeutsamkeit sich vor allem daraus ergibt, dass die Objekte von vielen Wissenschaften und Techniken eine wesentliche Grundlage im Nanobereich haben (atomare und Molekülvorgänge als Ursache für vieles). Auf diese Weise führt der Umgang mit Objekten im Nanobereich zu einer „Konvergenz“ der bisher getrennten Bereiche Nano-, Bio-, Informations-, Kognitionsforschung und -technik („NBIC-Convergence“).

Aus diesem Grund wird die Nanotechnologie häufig auch als Ausgangspunkt einer „dritten industriellen Revolution“ gesehen. Techniken, die eine Sprengkraft besitzen, mit welchem die bestehenden Märkte umgewälzt werden können, werden auch „disruptive Technologien“ genannt. Von der Nanotechnik wird erwartet, in den meisten Bereichen solch eine disruptive Technologie zu sein.

Nanotechnik (engl. „nanotechnology“) ist eine Bezeichnung für ein Konglomerat von Konzepten, Theorien und Techniken, bei denen Objekte im Nanometermaßstab untersucht und manipuliert werden. Das Besondere dieses Größenbereichs ist es, dass die Objekte zum Teil völlig andere Eigenschaften zeigen als Objekte mit gleicher chemischer Zusammensetzung, aber anderer Größe bzw. Form.

Veränderte Eigenschaften in der Nano-Welt (Quelle)

Die wichtigsten Ursachen für die veränderten Eigenschaften sind:

  • die aufgrund des vergrößerten Oberflächen/Volumen-Verhältnisses gestiegene Bedeutung von Oberflächeneffekten (Oberflächenspannung, van-der-Waalskräfte gewinnen an Bedeutung)
  • „quantum confinement effect“: Gelangt der Körperdurchmesser eines Nanopartikels eines bestimmten Elements in den Bereich der Wellenlänge des Elektrons, was für Silizium bei 4,9 nm, bei CdSe bei 6,1 nm erreicht ist, wird das Energiespektrum diskret.

Anwendungsfelder der Nanotechnik (Quelle, ergänzt von A.S.)


Die wachsende Bedeutung der Nanotechnik, die insbesondere durch eine „Nationalen Nanotechnologie Initiative“ (NNI) der USA angeschoben wurde, zeigt sich auch im Anstieg der Anzahl derjenigen Patente, bei denen der Wortteil „Nano“ im abstract vorkommt (Quelle):


Anzahl der Patente mit dem Wortteil „nano“ im abstract



Diesem Trend folgend wurde im 6. Rahmenprogramm für Forschung der EU Nanotechnik zu einem vorrangigen Bereich erklärt. Im 7. Programm nimmt der Bereich „Nanowissenschaften, Nanotechnologie, Werkstoffe und neue Produktionstechnologien“ einen Anteil von 10,75% ein.

In der Bundesrepublik wurde eine Nano-Initiative – Aktionsplan 2010 , gefolgt vom Aktionsplan 2015, aufgelegt, entsprechende Kompetenzzentren und Netzwerke werden gegründet. Speziell für die Photovoltaik wurde z. B. das Verbundvorhaben: „Nanovolt – Optische Nanostrukturen für die Photovoltaik“ gegründet.

Was dies für die Photovoltaik bedeuten kann (siehe z.B. zu den Erwartungen Uhlenbusch), werden die nächsten Teile beschreiben.