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Nanozeolithe Aktuelle Entwicklungen bei nanoporösen Materialien

Autor / Redakteur: Hans Joachim Metz* / Anke Geipel-Kern

Nanomaterialien sind mittlerweile fester Bestandteil unseres Alltags. Die Einsatzbereiche reichen von der Elektronik, Chemie, und optischen Industrie bis zum Automobilbereich und Gesundheitswesen. Neue Perspektiven eröffnen Nanozeolithe. Diese Zeolith-Kristalle zeichnen sich durch ihre makroporösen Eigenschaften aus und können z. B. als Speichermedium und Träger fluoreszierender Farbstoffe eingesetzt werden.

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Nanozeolithe eignen sich als Speichermedium für fluoreszierende Farbstoffe.
Nanozeolithe eignen sich als Speichermedium für fluoreszierende Farbstoffe.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Tatsache, dass kleinste Partikel eines Materials Eigenschaften besitzen, die deutlich von denen makroskopischer Teilchen abweichen, ist zumindest im empirischen Sinne schon lange bekannt. 1685 beschrieb Andreas Cassius ein Farbpigment, das als Cassiusscher Goldpurpur bekannt und in erster Linie zur Glasfärbung und Porzellanmalerei verwendet wurde [1]. Der purpurne Farbton beruht auf einer kolloiden Lösung von Gold in Glas. Auch der deutsch-schwedische ChemikerCarl Wilhelm Scheele dokumentierte im ausgehenden 18. Jahrhundert die Herstellung kolloider Lösungen aus Braunstein [2].

Ursprünge der Nanotechnologie

Allerdings sollte noch einige Zeit vergehen bis die richtigen physikalischen Modelle zur Deutung dieser Erscheinungen gefunden wurden. 1908 gelang es Gustav Mie durch Anwendung der Maxwellschen Gleichungen, die elektrodynamischen Eigenschaften von Metallpartikeln in Abhängigkeit von ihrer Größe zu beschreiben [3]. Richard Zsigmondy erhielt 1925 für seine Untersuchungen zur Chemie der Kolloide den Nobelpreis [4, 5]. Er stellte u.a. ein Immersions-Ultramikroskop vor, mit dem Partikel im Bereich kleiner 1 Mikrometer sichtbar gemacht werden konnten. 1959 erläuterte Richard Feynman seine Visionen über kleinste Strukturen und die damit verbundenen Möglichkeiten für Wissenschaft und Technik [6]. Sein Vortrag „There´s Plenty of Room at the Bottom“ gilt heute als konzeptioneller Ursprung der Nanotechnologie – ein Begriff der 1974 von Norio Taniguchi in den Sprachgebrauch eingeführt wurde [7]. Doch erst die Erfindung des Rastertunnelmikroskops (STM; scanning tunnelling microscope) revolutionierte die Nanowissenschaft. Den Physikern Gerd Binnig und Heinrich Rohrer gelang der Nachweis eines abstandsabhängigen Tunnelstromes zwischen einer feinen Spitze und einer Oberfläche, der es erlaubt, die Oberfläche eines Objektes mit atomarer Auflösung durch Abtasten abzubilden. Für diese Entdeckung erhielten sie gemeinsam mit Ernst Ruska 1986 den Nobelpreis in Physik [8].

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