Nanotechnologie

21.10.2010 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

(Quelle: © iStockphoto.com/ David Freund)
(Quelle: © iStockphoto.com/ David Freund)

Das interdisziplinäre Nanotechnologie-Studium erforscht die Eigenheiten winzig kleiner Teilchen und verknüpft dabei Biologie und Chemie mit den Fächern Informatik, Medizin, Physik und Werkstoffwissenschaften.

Steckbrief

Die Nanotechnologie gilt als interdisziplinäre Querschnittstechnologie mit Relevanz für zahlreiche Wissenschafts- und Technologiefelder. Sie verbindet die Gebiete der Chemie, Physik und Biologie, die sich mit Molekülen und deren Handhabung befassen. Nanotechnologie ist der Sammelbegriff für Technologien, die sich mit der Analyse und Bearbeitung von Materialien im Größenbereich von ein bis einhundert Nanometern beschäftigen – dies sind Atome, Moleküle oder Cluster (ein menschliches Haar ist mehrere 10.000 Nanometer dick). Derartige Nano-Materialien und Strukturen weisen allein durch die geringe Größe ihrer Bestandteile veränderte (physikalische und chemische) Oberflächeneigenschaften auf. 

Die Nanotechnologie macht sich dies zunutze, um aus Atomen und Molekülen neuartige Materialien zu entwickeln, die verbesserte oder maßgeschneiderte Produkteigenschaften aufweisen. Beispiele für Nanomaterialien sind wasserabweisende und selbstreinigende Oberflächen, bruchfeste Materialien, kratzfeste Beschichtungen von Brillengläsern, hochwirksame Kleber und Brandschutzmaterialien, nanoskalierte Filtersysteme zur Wasser- und Luftreinigung, Sonnencremes mit Nano-UV-Filter und zunehmend auch Inhaltsstoffe von Lebensmitteln, die mittels Nanotechnologie hergestellt wurden.

Die Nanochemie erforscht chemische Systeme, die als maßgeschneiderte Katalysatoren in der chemischen Industrie genutzt werden können. In der Medizin bieten Nanopartikel die Möglichkeit, neuartige Diagnostika und Therapeutika zu entwickeln, beispielsweise Kontrastmittel für die bildgebenden Verfahren der Computer- oder Magnetresonanztomographie. Weiterhin ermöglichen Nanopartikel den gezielten Transport von medizinischen Wirkstoffen ins Zellinnere, zum Beispiel in der Krebstherapie. Die Bionanotechnologie entwickelt unter anderem langlebige, biokompatible Implantate. In der Nanoelektronik werden sehr kleine und leistungsfähige (opto)elektronische Bauelemente mit neuen Eigenschaften auf atomarer Ebene entwickelt. Die Nanoanalytik liefert Methoden und Werkzeuge, um Vorgänge im Nanobereich zu verstehen und zu beherrschen. 

Das Studium der Nanotechnologie vermittelt Wissen in den Bereichen Biologie, Chemie, Informatik, Medizin, Physik und Werkstoffwissenschaften. All diese Disziplinen sind nötig, um Nanostrukturen zu erschließen. Je nach Hochschule kann das Studium eher ingenieur- und materialwissenschaftlich ausgerichtet sein oder den Schwerpunkt eher auf die physikalische Ausbildung legen. 

In den ersten Hochschulsemestern werden neben den Grundlagen der Nanotechnologie auch grundlegende Kenntnisse in Mathematik, experimenteller und theoretischer Physik und Chemie sowie Kompetenzen aus den Ingenieurwissenschaften vermittelt. Anschließend können die Studierenden aus verschiedenen Vertiefungsmodulen wählen. Je nach Studium und Hochschule können ingenieur- und materialwissenschaftliche Module ausgewählter Anwendungsrichtungen (z.B. Energietechnik, Elektronik, Biophysik, Biomedizin) oder Technologiefelder (z.B. Materialwissenschaften, Nanostrukturierungstechnologie, Bauelemente) belegt werden. Ergänzt wird das Studium um methodische und fremdsprachliche Module. 

Praktika sind zum Teil bereits vor dem Studium als Vorpraktikum zu absolvieren. Die Verbindung von theoretischen Kenntnissen und industrieller Anwendung sollen Labor- und Fachexkursionen sowie mehrwöchige Industriepraktika leisten.

Beschäftigungsmöglichkeiten

Absolventen/innen eines Nanotechnologie-Studiums werden insbesondere von Unternehmen angestellt, die Verfahren der Nanotechnologie erforschen, entwickeln oder anwenden. Hierzu gehören Firmen der chemischen Industrie, aber auch Unternehmen der Informationstechnik, der Energietechnik, der Halbleiterproduktion, der Biotechnologie, der Pharmazie, aus dem Maschinenbau, der Medizintechnik oder der Gentechnik. Weitere Beschäftigungsmöglichkeiten bieten Hochschulen und Forschungsinstitute sowie Umweltbehörden.

In Deutschland befassen sich derzeit etwa 740 Unternehmen mit der Nanotechnologie. In Nanotechnologie-Unternehmen und deren Zuliefer- bzw. Abnehmerbranchen arbeiten derzeit bundesweit etwa 50.000 bis 100.000 Menschen. Es wird erwartet, dass bis zum Jahr 2015 fast jeder Industriebereich durch Nanotechnologie beeinflusst wird. 

Studiengänge

  • Bio- und Nanotechnologien
  • Mikrosystem- und Nanotechnologie
  • Nanostrukturwissenschaft
  • Nanotechnologie
  • Nanostrukturwissenschaft
  • Oberflächenchemie
  • Physik
  • Physik-Ingenieurwesen

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