So einfach wird das nicht werden, da auch Nanomaschienen an die Gesetze der Physik gebunden sind. Wenn die Atmosphäre der Meinung ist einen Sturm produzieren zu müssen, dann wird man sie nur schwer daran hindern können.
Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten einen Wirbelsturm zu bekämpfen: Entweder man entzieht ihm so viel Energie, daß nur noch eine steife Briese übrig bleibt oder man führt im kontrolliert Energie zu, damit er sich in einer unbewohnten Region austobt. Da die Energie, welche ein Wirbelsturm mit sich führt unvorstellbar hoch ist wird die Menge an Nanomaschienen, welche man dafür benötigt vermutlich den Himmel verdunkeln, was weitere Probleme mit sich bringt.
Eine andere Variante besteht darin, den Sturm bereits im Vorfeld zu verhindern. Das würde die Sache vereinfachen, weil er noch nicht so viel Energie aufgebaut hat. Allerdings bekommt man dann Probleme mit dem chaotischen Verhalten eines Dynamischen Systems. Selbst wenn es gelingt, die Bildung des Sturms vorherzusagen, liefe man Gefahr ihn durch den Eingriff auszulösen, der ihn eigentliche verhindern sollte (der Schmetterlingseffekt läßt grüßen).
Bevor man also über derartige Nanomaschienen nachdenkt, müssen zuerst die Klima- und Wetterforscher ihre Hausaufgaben machen, damit sie den kleinen Maschienchen sagen können, wo und wie sie eingreifen sollen.
PS: Zum Regenmelken braucht man keine Nanomaschienen. Das wurde bereits vor Jahrzehnten mit chemischen Methoden erfolgreich bewerkstelligt.
Da die Energie, welche ein Wirbelsturm mit sich führt unvorstellbar hoch ist wird die Menge an Nanomaschienen, welche man dafür benötigt vermutlich den Himmel verdunkeln, was weitere Probleme mit sich bringt.
*muksch guck*
Der quasi-katalytische Effekt..... sicher alles korrekt geschätzt?
*hoffen heißt harren*
Ich habe auf die Schnelle leider keine Zahlen über die in einem tropischen Wirbelsturm enthaltene Energie gefunden, aber man kann es sich leicht vorstellen, wenn man bedenkt, daß bereits eine Tornado die Energie einer Hiroshima-Bombe entwickelt. Ich fürchte beim Versuch, diese Energieen zu bändigen stößt auch die Nanotechnologie an ihre Grenzen.
Es gäbe allerdings eine Möglichkeit einen Wirbelsturm am Entstehen zu hindern. Ein Taifun verliert schlagartig an Energie, wenn er sich über Land bewegt. Wenn es also gelingt, ihn bereits über Wasser von der feuchtwarmen Luft abzuschneiden, die ihm als Energiequelle dient, dann würde er bereits dort an Kraft verlieren und die Küste als gewöhnlicher Sturm erreichen. Zu diesem Zweck müßten Nanomaschienen den Wärmefluß zwischen der Wasseroberfläche und den unteren Luftschichten verringern.
Der supraleitende Nanotransistor ist da.
Der erste supraleitende Transistor
Buckyballs können Strom unendlich gut leiten — Ein wichtiger Schritt hin zu organischen Schaltkreisen
Ein Fullerenkäfig (Buckyball) mit einem eingesperrten Metallatom FOTO:DW
Von Arno Nöldechen
Murray Hill — Dem Physiker Jan Hendrik Schön von den Bell Labors der Lucent Technologies in Murray Hill (New Jersey) ist es gelungen, einen Transistor herzustellen, der sich mit Hilfe von Steuerspannungen direkt zwischen elektrisch isolierend und supraleitend hin- und herschalten lässt. Supraleiter setzen dem elektrischen Strom überhaupt keinen Widerstand mehr entgegen und leiten unendlich gut.
Ausgangspunkt für die Arbeiten von Schön waren so genannte Fullerene — fußballförmige Moleküle aus 60 Kohlenstoffatomen, die auch Buckyballs genannt werden. Reine Fullerene sind Isolatoren und leiten keinen Strom. Allerdings kann man in dem winzigen Käfig aus Kohlenstoff ein Fremdatom einsperren – etwa ein Alkalimetallatom wie Lithium, Natrium, Kalium oder Caesium. Dann werden die Fullerene zu Stromleitern.
Schön baute aus solchen Alkali-Fullerenen Feldeffekt-Transistoren, die nicht nur — wie bei jedem Transistor – ein Schalten zwischen leitend und nichtleitend ermöglichen, sondern eben ein Hin und Her zwischen nichtleitend und supraleitend erlaubt. Dieser interessante Mechanismus, der sich möglicherweise für spezielle Computer- und Sensortechnik wird nutzen lassen, funktioniert bislang aber nur bei extrem tiefen Temperaturen von minus 268 Grad Celsius – zirka fünf Grad über dem absoluten Temperaturnullpunkt (fünf Kelvin). Das schränkt die technischen Anwendungen vorerst deutlich ein.
In der jüngsten Ausgabe von „Science“ erläutert Schön, der auch einen Lehrstuhl an der Universität Konstanz bekleidet, den Mechanismus des von ihn erfundenen Transistors: Das Alkalimetallatom besitzt in seiner äußeren Elektronenschale nur ein Elektron. Durch eine positive Spannung am Gatter des Feldeffekt-Transistors, werden dem Fulleren weitere Elektronen zugeführt, die dann einen supraleitenden Strom ermöglichen. Beim Anlegen einer Spannung zwischen fünf und zehn Volt schaltet der Transistor bei Raumtemperatur in üblicher Weise. Kühlt man ihn aber auf fünf Kelvin, wird er zum Supraleiter-Transistor.
Eine elektrisch schaltbare Supraleitfähigkeit könnte insbesondere für die so genannten Nanotubes interessant sein. Diese winzigen Gebilde bestehen wie die Buckyballs aus sechseckig angeordneten Kohlenstoffatomen, bilden aber langgestreckte Röhrchen. Diese könnten in der Nanoelektronik als Leiterbahnen oder eben auch als Transistoren eine Rolle spielen.
Schön will seine Erkenntnisse auf elektrisch leitende Kunststoffe übertragen. Polymere auf Pentacen-Basis sollen so zurechtgeschneidert werden, dass sie die klassischen Halbleiter wie Silizium ersetzen können. Dadurch können die Produktionskosten für Chips dramatisch reduziert werden.
"Nanogen: Führender Biochip-Entwickler
Die amerikanische Nanogen Inc. arbeitet an der Schnittstelle
von Molekularbiologie und Mikroelektronik. Hier hat die
Gesellschaft einen Computerchip entwickelt, den mehrfach
patentierten so genannten NanoChip, der das Flaggschiff des
Unternehmens darstellt und es im wahrsten Sinne des Wortes
'in sich' hat. Er ermöglicht molekularbiologische Analysen auf
DNA-Basis, die der integrierte Halbleiter selbsttätig und zeitsparend durchführt.
Anwendungsgebiete sind neben der
Genomforschung und Genanalyse biomedizinische Testverfahren
sowie die medizinische Diagnostik. Ausserdem liefert der
Biochip Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Medikamente.
In enger Zusammenarbeit mit Hitachi entwickelt Nanogen derzeit
die erste kommerzielle Anwendung, die NanoChip Molecular
Biology Workstation. Nach den Planungen soll das Produkt
im 3. Qu. fertig sein und dann breit vermarktet werden."
Obiger Text wurde aus dem Börsenbrief 'Maininvestor' übernommen. Allerdings nicht, um Investitionsentscheidungen zu bewirken, bloß, um zu zeigen, daß der Nanotechnolgiebereich durchaus schon marktfähig ist.
(Die Quelle bezeichnet den Wert übrigens als unterbewertet und als klaren Kauf. Ich vermag das nicht zu beurteilen.)
Mal wieder ein paar Fakten:
Forschung aktuell
aus Naturwissenschaft und Technik
Manuskript vom: 22.5.2000 • 16:35
Mehr Sauberkeit durch Nanotechnologie
Frankfurt am Main: Achema 2000 öffnet ihre Pforten
Chemie. - Mit mehr als 4.000 Ausstellern aus fast 50 Ländern schlägt die Achema 2000, das internationale Treffen für Chemische Technik, Umweltschutz und Biotechnologie, alle Rekorde. Noch bis zum kommenden Samstag stehen die Tore der Frankfurter Messe jedem Interessierten offen.
Wer an der neuesten Forschung interessiert ist, sollte auf der Achema direkt die Halle 1 ansteuern: Hier präsentieren Universitäten und wissenschaftliche Institute ihre Arbeiten - zum Beispiel aus dem Bereich der Nanotechnologie. Nach dem Vorbild der Lotusblüte, auf deren rau strukturierter Oberfläche Schmutz keinen Halt findet, entwickelten Forscher Druckwalzen, die sich selbst reinigen. Auf die Walzenoberfläche werden hierfür ultraharte Keramikpartikel aufgedampft. Diese Partikel - sie messen etwa 50 Nanometer - bilden eine extrem dünne und extrem raue Schicht. Unter dem Röntgenmikroskop betrachtet ragen die Partikel wie Hügel aus einer Ebene hervor. Fühlbar sind diese Unebenheiten natürlich nicht. Setzt sich nun ein vergleichsweise gigantisch großes Objekt wie ein Staubkorn oder ein Farbtropfen auf diese Hügel, findet es keinen Halt und fällt herunter. ein praktisches Problem gibt es dabei aber noch, wie Dr. Michael Hirschfeld vom Verein der deutschen Ingenieure erläutert: "Partikel, die nur aus einigen Atomen bestehen, sind hochreaktiv. Sobald zwei dieser Partikel in Kontakt miteinander kommen, gehen sie schon eine Verbindung ein, der Chemiker sagt, sie agglomerieren dann zu einem größeren Partikel. Diesen Effekt kann man zum Beispiel dadurch verhindern, dass man eine Schutzschicht aufträgt, die diese Reaktivität der Oberfläche herabsetzt."
Sich selbst reinigende Druckwalzen sind aber nur eine Anwendung der Nanotechnologie. Für optoelektronische Geräte produzieren Chemiker mittlerweile Partikel kleiner als fünf Nanometer und nutzen dabei die sich ändernden physikalisch-chemischen Eigenschaften. Titandioxid-Partikel etwa streuen einfallendes Licht in geringerem Maße, weshalb sie den Wirkungsgrad von Solarzellen erhöhen. In der Medizin werden Nanopartikel wegen ihrer sehr guten Resorbierbarkeit eingesetzt, wie Michael Hirschfeld erklärt: "Das führt zu Anwendungen wie zum Beispiel inhalierbares Insulin, was es schon gibt, oder zu anderen Anwendungen, bei denen Sie den Wirkstoff wie auf ein Rauchpflaster auftragen." Das funktioniert aber nur, wenn die Partikel eine gleichbleibende Größe haben. Denn 50 Nanometer große Rußpartikel haben andere chemisch-physikalische Eigenschaften als 150 Nanometer große.
Das Biologie und Nanotechnologie zusammenwachsen werden, das ist zwingend.
Welche Funktionen auf minimiertem Raum bereits die Natur vorhält, das ist hier zu sehen:
Zwerge im Zahnschmelz
Eine australische Geologin erforscht Mikroben, die so klein sind, dass es sie gar nicht geben dürfte.
Philippa Uwins von der australischen University of Queensland erlebte ein winziges Wunder, als sie Bohrkerne aus einer Tiefe von drei bis fünf Kilometern untersuchte.
Ausschau hielt die Geologin nach Tonmineralien, die sie für einen Ölkonzern analysieren sollte. Doch durchs Elektronenmikroskop sah sie eine Kolonie organisch anmutender Fädchen mit prallen Fruchtkörpern. Die Wiese von Mikrowesen breitete sich auf dem aufgebrochenen Sandstein täglich weiter aus; Wochen später war sie gar mit bloßem Auge erkennbar.
© DER SPIEGEL
Däumlinge und Giganten - Größen von Mikroben
Die Kreaturen stellten Uwins Schulwissen auf eine harte Probe. Denn sie maßen teilweise unter 100 millionstel Millimeter (Nanometer). Keine bekannte Lebensform ist so winzig; der Rekord in Sachen Kleinheit liegt bei etwa 200 Nanometern.
Noch 15-mal größer sind Bakterien der Art E. coli, die sich in der menschlichen Darmflora tummeln. Und ein schwefelfressendes Riesenbakterium vor der Küste Namibias, das erst vor zwei Jahren entdeckt wurde, lässt sich gar mit bloßem Auge erkennen. Das Minimonstrum bläht sich mitunter bis zu einer Größe von 0,75 Millimetern auf Platz genug für rund 400 Milliarden der australischen Mikroben (siehe Grafik).
"Nanoben" nennt Uwins die bizarren Liliputwesen und glaubt, an eine Grenze irdischen Lebens vorgestoßen zu sein. Doch noch muss sie ihre Kollegen davon überzeugen, dass es sich bei den winzigen Stängeln im Tiefengestein überhaupt um Leben handelt.
Zwar stieß die Forscherin auf lebenswichtige Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff in den rührigen Winzlingen. Und Ende letzten Jahres gelang ihr auch ein weiterer entscheidender Schritt: Sie wies die Erbsubstanz DNS direkt in den Minihalmen nach.
Trotzdem stößt Uwins in der Fachwelt auf große Skepsis. Denn ihre Entdeckung widerspricht jeder mikrobiologischen Vernunft: Die Stoffwechsel- und Reproduktionsmaschinerie eines Bakteriums braucht Platz. Auf einem Raum, der von Zellmembran zu Zellmembran weniger als 200 Nanometer misst, lässt sie sich schlicht nicht verstauen darüber herrscht unter Biologen Einigkeit.
Auch Uwins mag sich diesem Einwand nicht ganz versperren. Doch zieht die Geologin daraus ihre eigenen Schlüsse: "Vielleicht sehen wir hier eine neue, noch gänzlich unbekannte Lebensform vor uns."
Könnten Nanoben sich womöglich zum Verbund zusammenschließen, dessen Mitglieder lebenswichtige Funktionen untereinander aufteilen? Ein solches Kollektiv, so spekuliert Uwins, wäre ein archaischer Vorläufer modernen Lebens, eine Brücke zwischen der amorphen Ursuppe und den ersten selbständigen Zellen.
Mit ihren Entdeckungen entfacht die Forscherin eine Debatte neu, die seit Beginn der neunziger Jahre immer wieder neu entbrannte. 1992 behauptete Robert Folk, Geologe an der University of Texas, 50 Nanometer kleine Bakterien in italienischem Kalkstein entdeckt zu haben.
Anfangs sorgte der Gelehrte mit seinen Winzlingen für viel Aufsehen inzwischen hat er sich ins wissenschaftliche Abseits manövriert. Denn mittlerweile will er die Zwergwesen fast überall aufgespürt haben im Badeschaum, im Zahnschmelz, im Verdauungstrakt, im Grünspan und im Rost. "Sie bilden den größten Teil der Biomasse der Erde", erkühnt sich Folk zu behaupten. Die meisten seiner Kollegen halten ihn für etwas absonderlich; er selbst fühlt sich verkannt.
Trotzdem blieb die Idee mikrobieller Magersucht mehr als ein Kuriosum. Im August 1996 enthüllte die Nasa Fotos eines Marsmeteoriten. Angeblich deutlich darin erkennbar: Fossilien, nur 50 Nanometer groß. Zwar erwies sich die vermeintliche Sensation als Irrtum die Jagd auf irdische Kleinstorganismen heizte sie trotzdem an.
Der finnische Biochemiker Olavi Kajander glaubt, fündig geworden zu sein: Kugelige Wesen von 50 bis 500 Nanometer Größe spürte er im Blut von Säugetieren auf. Die Mikroorganismen, erklärt der Forscher, schützen sich durch eine Hülle aus Kalziumphosphat.
Bedeutung habe dies auf zwei ganz unterschiedlichen Forschungsfeldern: So sei Kalziumphosphat ein wichtiger Bestandteil vieler Nierensteine. Tatsächlich will Kajander die Miniorganismen in den schmerzhaften Klumpen gefunden haben, von denen bisher niemand genau weiß, wie sie entstehen. "Wie Sandkörner in einer Auster", mutmaßt der Forscher, "nisten sich die Nanobakterien in den Nieren ein."
Zudem schützt Kalziumphosphat vor Hitze und Chemikalien. Die bewehrten Minibakterien, spekuliert Kajander deshalb, seien bestens gewappnet für Reisen durchs All.
Mutig spinnt der Forscher diesen Gedanken weiter: Vielleicht seien die Nanowesen vor vier Milliarden Jahren huckepack auf einem Meteoriten eingetroffen und befruchteten unverhofft den Planeten Erde.
Kohlenstoff-Nanoröhrchen 'mit Reißverschluss'
(Chemie, Physik, Technik)
Erstmals ist einer internationalen Forschergruppe gelungen, jeweils zwei Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu einem größeren Röhrchen zu verschmelzen. Sie verwendeten dazu den Elektronenstrahl eines Elektronenmikroskops. Dadurch war es ihnen möglich, sowohl zwei der extrem schmalen Nanoröhrchen miteinander zu verbinden, als auch das Zusammenwachsen dieser technisch interessanten, nanometerdünnen Graphitzylinder direkt zu beobachten. Damit haben die Wissenschaftler ein Verfahren entwickelt, mit dem Kohlenstoff-Nanoröhrchen in größeren und künftig sogar maßgeschneiderten Durchmessern hergestellt werden können.
Der Volltext dieser Meldung ist nur den Abonnenten unseres kostenpflichtigen Nachrichtendienstes, des Spektrum Ticker, zugänglich.
Auf 3Sat gibt es jetzt auch ein Wissenschaftsmagazin.
Es hört auf den schönen Namen 'Nano'.
Auch Kleinigkeiten erfreuen das Herz.
Deutsche entwickelten superfeines Laser-Skalpell
DNA paßgenau schnibbeln: da lacht das synergetische Herz.
Der Philipp-Morris-Forschungspreis wurde vergeben.
Stichworte: Atomstrahl aus exotischer Materie, Bose-Einstein-Kondensat, Quantencomputer.
Kurze Laserpulse spalten einzelne Molekülbindungen.
Nanotechnologie macht Glasfaserkabel billiger
Neue Perspektiven der optischen Nachrichtentechnik
Atom im Nanokäfig gefangen
Erbanlagen als Chipbauer?
Eine winzige Pinzette aus Erbgut
Bell-Forscher entwickeln molekulare Werkzeuge für die Nanoelektronik von morgen
IM LEGOLAND DER MOLEKÜLE
Den daumennagelgroßen Gabelstapler gibt es schon. Die Nanomaschinen von morgen, Atom für Atom zusammengebaut, werden nur noch unter dem Mikroskop zu erkennen sein.
EINE WELT WIE IM DISNEY-FILM
Wie werden Computer und Nanotechnik unser Leben verändern? Ist technischer Fortschritt vorhersagbar? Der amerikanische Physiker MICHIO KAKU hält menschliche Unsterblichkeit und künstliche Intelligenz für machbar, sieht aber darin weder Anlass zur Euphorie noch Grund zur Angst.
Zwei Links in die Praxis:
Center for NanoScience (an der Ludwig-Maximilian-Universität München)
Institut für Nanotechnologie am Forschungszentrum Karlsruhe
Experten-Kongress über Nano- und Biotechnologien beginnt in Münster
Einsatzmöglichkeiten von der Oberflächenveredelung bis zur Krebstherapie
Gentherapie mit Nanotransportern
Physiker und Chemiker werden zum Innovationsmotor in der Medizin
Es geht voran. Aber das - tut es ja immer:
Winzige Bauteile aus der Mikrofräse
Berliner Forscher entwickeln ein elektrochemisches Verfahren, das die Herstellung vereinfacht
Unter der Überschrift
2020 gehören Notizblöcke mit integriertem Chip zum Alltag
Mikrosystemtechnik bereitet den Weg für die Revolution der Nanotechnologie — 80 Milliarden Bits pro Quadratzentimeter
finden wir unter anderem:
...
Auch wenn sich heute mit modernen Rasterkraftmikroskopen erst einzelne Atome wie Billardkugeln über eine glatte Fläche bewegen lassen und dabei „nur“ zu geraden Linien oder einzelnen „Nanobuchstaben" zusammengefügt werden, glauben die Forscher an geradezu revolutionäre Entwicklungen. Im Mittelpunkt stehen dabei die wichtigen und lukrativen Bereiche der medizinischen Forschung und der Computertechnologie. Analysieren heute Ärzte und Molekularbiologen Zehntausende Substanzen auf einem wenige Zentimeter großen Biochip, dem so genannten Mikro-Array, könnte eine weitere Verkleinerung zu intelligenten Krankheitsbekämpfern im menschlichen Körper führen.
Auf der Nanoebene ließen sich Tausende bestimmter Moleküle als Biosensoren in eine winzige Kapsel integrieren. Zirkulieren diese ungestört in der Blutbahn, können diese sehr früh Anzeichen einer Krankheit entdecken und lange vor dem Ausbruch der ersten Symptome eine Diagnose stellen. „Solche Chips könnten immer den aktuellen Status der eigenen Gesundheit anzeigen“, meint James S. Murday vom Naval Research Laboratory in Washington.
Gleichzeitig könnte ein gerade geborener Mensch mit so genannten „Nanocontainern“, angefüllt mit Wirkstoffen gegen Krebszellen oder bösartige Erreger, geimpft werden. Nehmen Biosensoren erste Anzeichen einer Krankheit wahr, werden winzige Mengen an Arzneimitteln ausgeschüttet und sich anbahnendes Leiden wird im Keim erstickt. Dabei könnten diese Container durch molekulare Tarnbeschichtungen direkt durch Zellmembranen geschleust werden.
Gelingt es, mit solchen Nanotransportern sogar in Zellkerne vorzudringen, könnten sie auch gesundes Erbgut enthalten, das defekte Genstränge ersetzen könnte. Damit könnte der noch in Kinderschuhen steckenden Gentherapie der Durchbruch gelingen. Kombiniert mit der Gentechnik, lassen sich solche Impfungen auf das ganz persönliche Risiko, das durch das eigene Erbgut mitbestimmt wird, ausrichten.
Im neuen Forschungsbereich der Pharmakogenomics entwickeln bereits heute Mediziner DNS-Chips, um die Diagnose zu verbessern und Erbkrankheiten oder Krebs mit einem individuellen Arzneicocktail zu begegnen. Dabei steht neben der wachsenden Wirksamkeit die Verminderung der Nebenwirkungen derzeit im Mittelpunkt. Durch immer ausgeklügeltere Prothesen werden Blinde wieder sehen können. Gelähmte, deren Nervenstrang im Rückgrat durchtrennt ist, werden durch eine Kombination von Stammzellentherapie und Nanotechnologie wieder gehen können.
Einige Experten glauben sogar, dass in 50 bis 100 Jahren jedes Körperteil ersetzt werden kann.
...
Tja.
Wir wechseln jetzt mal von der Theorie .... zur Praxis:
Ein Biomotor, der in Zellen leben kann
Winzige Propeller treiben ein Mini-U-Boot an — Erster Nanoantrieb entwickelt
Die Nanotechnik ermöglicht neuen Superspeicher für Videos
Bis zu 25 Spielfilme in DVD-Qualität werden in Zukunft auf einer Speicherdisk von der Größe eines Fünf-Mark-Stücks Platz finden
Da paßt die Staatsbibliothek dann bald in den Schuhkarton.
Interview mit Ralph Merkle.