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Die Perfektion der Mücke oder ein Reiseführer in die NANO-Welt Alles NANO, oder was? Das fragen sich immer mehr Menschen. Die Computer werden intelligenter, die Handys kleiner. Die Nanotechnologie bietet schon heute beachtliche Anwendungen. Noch mehr allerdings faszinieren die Möglichkeiten, die in der Zukunft liegen, zum Beispiel in der Medizin. Können spezielle Nanopartikel tatsächlich bald gezielt Krebszellen attackieren? Zeit für eine Bestandsaufnahme: Was ist Nanotechnologie? Wo kommt sie bereits zum Einsatz? Was kann sie in Zukunft leisten? Und welche Gefahren sind mit ihr verbunden? All…mehr
Die Perfektion der Mücke oder ein Reiseführer in die NANO-Welt Alles NANO, oder was? Das fragen sich immer mehr Menschen. Die Computer werden intelligenter, die Handys kleiner. Die Nanotechnologie bietet schon heute beachtliche Anwendungen. Noch mehr allerdings faszinieren die Möglichkeiten, die in der Zukunft liegen, zum Beispiel in der Medizin. Können spezielle Nanopartikel tatsächlich bald gezielt Krebszellen attackieren? Zeit für eine Bestandsaufnahme: Was ist Nanotechnologie? Wo kommt sie bereits zum Einsatz? Was kann sie in Zukunft leisten? Und welche Gefahren sind mit ihr verbunden? All diese Fragen beantwortet Gert Ganteför, im richtigen Leben Physikprofessor, in diesem dem Buch. Beste NANO-Lehrmeisterin: die Natur Die Natur ist dabei der reizvolle Ausgangspunkt des Buches, denn sie ist »die wahre Meisterin der Nanotechnologie«, wie Ganteför betont. Naheliegend dass der Autor zunächst einmal die Gesetze erklärt, die in der Welt der Moleküle, Atome und Quanten herrschen. Dringt man zum Beispiel in den Bereich von unter 100 Nanometern vor - zum Vergleich: Blutkörperchen sind zehnmal größer - spielen die Naturgesetze verrückt. Elektronen fliegen durch Barrieren, Teilchen können an mehreren Orten gleichzeitig sein und auch das Licht verlässt seine Bahnen. Der Mensch beginnt gerade erst zu verstehen, welche Chancen und Risiken dieser noch unerforschte Bereich bereithält. Dieses Buch ist der unverzichtbare Reiseführer in die Welt der Nanotechnologie - verständlich, unterhaltsam, spannend.
Gerd Ganteför ist Physikprofessor an der Universität Konstanz und Research Professor im Department of Chemistry an der Johns Hopkins University in Baltimore, USA. In Konstanz hat er erfolgreiche Vorlesungen über Nanotechnologie sowie über Energie und Klima aufgebaut und hält auch öffentliche Vorträge zur Energie- und Klimaproblematik und zu Chancen und Gefahren der Nanotechnologie. Von ihm in der Reihe Erlebnis Wissenschaft ebenfalls erschienen ist das Buch »Klima - der Weltuntergang findet nicht statt«.
Inhaltsangabe
1. EINLEITUNG Eine Mücke ist Nanotechnologie Was ist Nano? Milli-Mikro-Nano Es gibt viel Platz nach unten Bottom-up und Top-down Die seltsamen Naturgesetze der Nanowelt Nanotechnologie heute Gefahren Medizinische Anwendungen Zukunftsvisionen 2. GESCHICHTE Die Idee einer kontinuierlichen Entwicklung Die Steinzeit Ägypter und Das Mittelalter Die industrielle Revolution Mikrotechnologie Nanotechnologie Die historische Entwicklung im Überblick 3. DIE NATUR Kopfüber an der Decke umhergehen Selbstreinigende Oberflächen Alle Lebewesen bestehen aus Zellen Ein Blick in das Innere der Zelle Die Zelle als Nanofabrik Der Vorsprung der Natur Der Mensch baut nur Top-down und die Natur nur Bottom-up Die Bausteine der Zelle Die Zellwand Das Zellgerüst Proteine Die Erbsubstanz Die Synthese von Proteinen Wie eine Zelle Nanomaschinen baut Was ist Leben? Gefährliche Nanomaschinen: Viren 4. DIE GESETZE Was ist ein Atom? Das Oberfläche-zu-Volumen Verhältnis Auf dem Wasser laufen Die Temperatur Die Nanowelt der Quanten Teilchen und Wellen Was ist Licht? Teilchen sind Wellen Reale Science Fiction: Wahrscheinlichkeitswellen Der Tunneleffekt Die Unschärferelation Neue Eigenschaften in der Nanowelt Wellen sind Teilchen 5. WERKZEUGE Das Lichtmikroskop Das Elektronenmikroskop Das Rastertunnelmikroskop Die Geschichte der Photolithografie Bauelementefertigung mittels Photolithografie Der Waferstepper Elektronenstrahl-Lithografie Materialbearbeitung mit Ionenstrahlen 6. NANOPARTIKEL Die Herstellung von Nanopartikeln Neue Materialien Feinstaub Sulfat-Aerosole Kolloide Cluster: Neue Eigenschaften im Ein-Nanometer-Bereich Drei Ursachen für neue Eigenschaften Neue Eigenschaften: 1. Die geometrische Struktur Fullerene Nanotubes Neue Eigenschaften: 2. Reaktive Oberflächenatome Neue Eigenschaften: 3. Quanteneffekte Magische Zahlen 7. ANWENDUNGEN Nanopartikel in Verbundmaterialien Nanoton in PET-Flaschen Sonnencremes mit hohen Schutzfaktoren Antibakterielle Silber-Nanopartikel Selbstreinigende Oberflächen Superkondensatoren Fasern aus Kohlenstoff-Nanotubes Nanosiebe Krebstherapie Drug-Delivery Molekulare Elektronik 8. COMPUTER Digitalisierung Der Grundbaustein eines Computers Die gute alte Zeit: Analoge Datenverarbeitung Analog-Digital-Wandler Digital-Analog Wandler Speichermedien: CD, Festplatte und USB-Stick Die Datenauswertung Wie real ist Feynman´s Vision heute Vergleich Computer-Gehirn Das Mooresche Gesetz Was kommt als Nächstes? Was können Computer? 9. GEFAHREN Unrealistische Gefahren Reale Gefahren Konventionelle Schadstoffe Risikoabschätzung Eintrittspforten in den Körper Die Lunge Ein neues Fachgebiet: Nanotoxikologie Untersuchungsmethoden Die Pionierzeit der Nanotoxikologie Der Stand des Wissens: Eine Übersicht Siliziumdioxid Titandioxid Zinkoxid Aluminiumoxid Silber Gold Industrieruß (Carbon Black) Fullerene Kohlenstoff-Nanotubes Zusammenfassung 10. VISIONEN Produktivität und Ressourcen Medizin Computer Militärische Nanovisionen Die technologische Singularität Nanoassembler Klimakontrolle 11. ZUSAMMENFASSUNG
1. EINLEITUNG Eine Mücke ist Nanotechnologie Was ist Nano? Milli-Mikro-Nano Es gibt viel Platz nach unten Bottom-up und Top-down Die seltsamen Naturgesetze der Nanowelt Nanotechnologie heute Gefahren Medizinische Anwendungen Zukunftsvisionen 2. GESCHICHTE Die Idee einer kontinuierlichen Entwicklung Die Steinzeit Ägypter und Das Mittelalter Die industrielle Revolution Mikrotechnologie Nanotechnologie Die historische Entwicklung im Überblick 3. DIE NATUR Kopfüber an der Decke umhergehen Selbstreinigende Oberflächen Alle Lebewesen bestehen aus Zellen Ein Blick in das Innere der Zelle Die Zelle als Nanofabrik Der Vorsprung der Natur Der Mensch baut nur Top-down und die Natur nur Bottom-up Die Bausteine der Zelle Die Zellwand Das Zellgerüst Proteine Die Erbsubstanz Die Synthese von Proteinen Wie eine Zelle Nanomaschinen baut Was ist Leben? Gefährliche Nanomaschinen: Viren 4. DIE GESETZE Was ist ein Atom? Das Oberfläche-zu-Volumen Verhältnis Auf dem Wasser laufen Die Temperatur Die Nanowelt der Quanten Teilchen und Wellen Was ist Licht? Teilchen sind Wellen Reale Science Fiction: Wahrscheinlichkeitswellen Der Tunneleffekt Die Unschärferelation Neue Eigenschaften in der Nanowelt Wellen sind Teilchen 5. WERKZEUGE Das Lichtmikroskop Das Elektronenmikroskop Das Rastertunnelmikroskop Die Geschichte der Photolithografie Bauelementefertigung mittels Photolithografie Der Waferstepper Elektronenstrahl-Lithografie Materialbearbeitung mit Ionenstrahlen 6. NANOPARTIKEL Die Herstellung von Nanopartikeln Neue Materialien Feinstaub Sulfat-Aerosole Kolloide Cluster: Neue Eigenschaften im Ein-Nanometer-Bereich Drei Ursachen für neue Eigenschaften Neue Eigenschaften: 1. Die geometrische Struktur Fullerene Nanotubes Neue Eigenschaften: 2. Reaktive Oberflächenatome Neue Eigenschaften: 3. Quanteneffekte Magische Zahlen 7. ANWENDUNGEN Nanopartikel in Verbundmaterialien Nanoton in PET-Flaschen Sonnencremes mit hohen Schutzfaktoren Antibakterielle Silber-Nanopartikel Selbstreinigende Oberflächen Superkondensatoren Fasern aus Kohlenstoff-Nanotubes Nanosiebe Krebstherapie Drug-Delivery Molekulare Elektronik 8. COMPUTER Digitalisierung Der Grundbaustein eines Computers Die gute alte Zeit: Analoge Datenverarbeitung Analog-Digital-Wandler Digital-Analog Wandler Speichermedien: CD, Festplatte und USB-Stick Die Datenauswertung Wie real ist Feynman´s Vision heute Vergleich Computer-Gehirn Das Mooresche Gesetz Was kommt als Nächstes? Was können Computer? 9. GEFAHREN Unrealistische Gefahren Reale Gefahren Konventionelle Schadstoffe Risikoabschätzung Eintrittspforten in den Körper Die Lunge Ein neues Fachgebiet: Nanotoxikologie Untersuchungsmethoden Die Pionierzeit der Nanotoxikologie Der Stand des Wissens: Eine Übersicht Siliziumdioxid Titandioxid Zinkoxid Aluminiumoxid Silber Gold Industrieruß (Carbon Black) Fullerene Kohlenstoff-Nanotubes Zusammenfassung 10. VISIONEN Produktivität und Ressourcen Medizin Computer Militärische Nanovisionen Die technologische Singularität Nanoassembler Klimakontrolle 11. ZUSAMMENFASSUNG
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