Einblicke in die Nanowelt - Spektrum der Wissenschaft Spezial Physik - Mathematik - Technik 1/2012

Herkömmliche Antriebsmechanismen scheitern in der Nanowelt an den speziellen Bedingungen, die dort herrschen. Die Konstruktion von Motoren für Roboter auf dieser Größenskala ist deshalb eine besondere Herausforderung.

Von der Fähigkeit der Lotuspflanze, Schmutz abzuweisen, haben Forscher gelernt, die Benetzbarkeit von Oberflächen zu variieren. Anwendungen reichen von Stoffen, auf denen Flecken keine Chance haben, über Spiegel, die nicht beschlagen, bis zu Badeanzügen, die nicht nass werden.

Liegt die Zukunft unserer Energieversorgung in einer Verschmelzung von Photonik und Nanotechnologie? Lukas Schmidt-Mende vom Center for NanoScience an der LMU München sieht darin eine Chance auf preiswerte Solarzellen für jedermann.

Winzige magnetische Bereiche, die auf Nanodrähten hin- und herrasen, haben das Potenzial, fast alle Arten bisheriger Datenspeicher zu ersetzen.

Aus einem Geflecht winziger Kohlenstoffröhren wird in den nächsten Jahren preiswertes elektronisches Gerät hervorgehen. Zu den jetzt schon absehbaren Anwendungen zählen gedruckte Solarzellen.

Manche ihrer Vorhaben klingen nach Sciencefiction. Doch längst haben Nanowissenschaftler anwendungstaugliche Neuerungen hervorgebracht, die sich in vielen Alltagsgegenständen wiederfinden. Insbesondere die Automobilindustrie setzt auf eine breite Palette an Nanoprodukten – und hat noch viele Pläne in der Schublade.

Eine neue Abbildungstechnik erweitert das Elektronenmikroskop um die vierte Dimension: Ultrakurze Elektronenpulse liefern Serien von Schnappschüssen eines Untersuchungsobjekts – und gewähren bisher ungeahnte Einblicke in extrem schnelle Abläufe im Nanoreich. Erstmals lassen sich so auch Vorgänge im Inneren einer Zelle filmen.

In Hamburg entsteht die wohl längste Lichtquelle der Welt: ein 3,4 Kilometer langer, unterirdischer Röntgenlaser. Mit Hilfe des European XFEL werden Forscher ab 2015 die Strukturen von Biomolekülen in kürzester Zeit aufklären und chemische Reaktionen live verfolgen können.

Helmut Dosch ist Chef des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (DESY), der Heimat des im Bau befindlichen Lasers European XFEL. Mit Gerhard Samulat und Reinhard Breuer sprach er über die Aussichten, die sich durch die Umwandlung des Hamburger Beschleunigerzentrums in eine "Fabrik" für Synchrotronstrahlung eröffnen.