Was ist Nano-Technologie?
Nano-Technologie wird definiert in Größenordnungen von 1 bis 100 Nanometern, wobei 1 Nanometer gleich 1 Milliardstel Meter ist. Diese Dimensionen sind für den menschlichen Geist schwer zu fassen und sind selbst unter einem normalen Elektronenmikroskop nicht zu erfassen. Die sich gerade erst entwickelnde Wissenschft der Nanometrologie befasst sich mit Messungen der Dimensionen von Objekteigenschaften, Abständen und Verschiebungen im Bereich 1 bis 1000 nm. Nano-Technologie bewegt in den Dimension atomarer Moleküle und den daraus entstehenden Strukturen. Beispielsweise sind die Grund-Moleküle) von amorphen Siliciumdioxid (Bestandteil einer Nano-Glas-Versiegelung) ca. 5 – 50 Nanometer groß und bilden im festen Zusand Strukturen von 150 bis 200 Nanometer.
Nanotechnologie (aus dem Altgriechischen von: nanos = Zwerg) beschreibt die Herstellung, Untersuchung und Anwendung von Strukturen, molekularen Materialien, inneren Grenz- und Oberflächen mit mindestens einer kritischen Dimension oder mit Fertigungstoleranzen (typischerweise) unterhalb 100 Nanometer. Entscheidend ist dabei, dass allein aus der Nanoskaligkeit der Systemkomponenten neue Funktionalitäten und Eigenschaften zur Verbesserung bestehender oder Entwicklung neuer Produkte und Anwendunggebiete resultieren.
Die Nanotechnologie verheiratet Bereiche der Physik, Chemie und Biologie. Neben einem Objekt in Nano-Größe ist zum Beispiel eine Bakterie geradezu ein Riese, denn ein Nanometer (Einheit abgekürzt: nm) entspricht einem Milliardstel Meter. “Nano-Teilchen” kommen in verschiedener Formen vor und bestehen aus nur wenigen Molekühlen. In Kombination können sich mehrerer solcher Teilchen zu größeren Nano-Objekten verbinden, deren Eigenschaften man nutzen kann.
Nanometrologie
Die dimensionelle Nanometrologie (von: altgriech. νᾶνος [nános] „Zwerg“ sowie griech.: μέτρον métron „Maß, -messer“) ist die Wissenschaft und Anwendung von Messungen der Dimensionen von Objekteigenschaften, Abständen und Verschiebungen im Bereich 1 bis 1000 nm[1]. Mit einer sich entwickelnden Nanotechnologie entsteht ebenfalls der Bedarf nach einer Qualitätssicherung in der Nanometer-Dimension. Metrologische Methoden und Techniken sind aufgrund von physikalischen Skaleneffekten nicht ohne weiteres aus der “Makro”-Dimension übertragbar. Die Nanometrologie ist ein Gebiet aktueller Forschung.
Kovalente Bindungen in der Nano-Technologie
Glas-Versiegelung macht sich mit der Nano-Technologie den Vorteil kovalenter Verbindungen zunutze. Das heißt, Die Strukturen bzw. Moleküle der Nano-Versiegelung sind so aufgebaut, dass sie optimal zum Material der zu veredelnden Oberfläche passen und eine kovalente Verbindung eingehen. So können zum Beispiel unebene Glas-Oberflächen (alle Glasoberflächen sind normal nicht komplett eben sondern stark strukturiert) mit amorphen Silizium-Dioxid aufgefüllt werden. Die Eigenschaften des Glases werden so chemisch stark verbessert (bis zu 10 x stabiler gegen Schläge und Abperleffekt). Aber was ist eine kovalente Verbindung genau? Bei kovalenten Bindungen spielt die Wechselwirkung der Außenelektronen (Valenzelektronen) mit den Atomkernen der beteiligten Atome die tragende Rolle. Die Atome bilden zwischen sich mindestens ein Elektronenpaar aus. Dieses Elektronenpaar hält zwei (Zweizentrenbindung) oder mehr (Mehrzentrenbindung) Atome zusammen, ist also bindend und wird daher bindendes Elektronenpaar genannt. Neben einem bindenden Elektronenpaar (Einfachbindung, σ-Bindung) können auch zwei (Doppelbindung, eine Form der π-Bindung), drei (Dreifachbindung, eine Form der π-Bindung) und selten sogar mehr Elektronenpaare wirken. Eine kovalente Bindung hat eine bestimmte Wirkungsrichtung, ist also eine gerichtete Bindung und bestimmt damit die geometrische Struktur einer Verbindung. Die Festigkeit einer Bindung wird durch die Bindungsenergie beschrieben. Bei der chemischen Reaktion entsprechender Stoffe miteinander findet das Knüpfen oder Trennen einer oder mehrerer kovalenter Bindungen statt.
Nano-Technologie in der Oberflächen-Veredelung
Schon seit mehreren Jahren gibt es Produkte zur Oberflächen-Veredelung mit dem Namen “Nano”. Diese Oberflächen-Versiegelungen sind jedoch meist klassische Autopolituren und verdienen den Namen “Nano” gar nicht, den die Hauptinhaltsstoffe sind meist natürliche Wachse oder modifizierte Polymere (künstliche Wachse), welche durch Auspolieren eine dünne, aber meist wirkungsvolle Schutzschicht und Glanz erzeugen (nicht unähnlich einem polierten Apfel). Tatsächliche Nano-Versiegelungen, egal ob für Autolack oder Autoglas sind jedoch in Ihrer Molekuarchemie so modifiziert, dass die Teilchen der Versiegelung auf atomarer Ebene ideal zu den Teilchen der zu versiegelnden Fläche passen. Im Idealfall können sie deshalb eine sehr starke kovalente Verbindung eingehen. Kovalente Bindung (ältere Begriffe: Atombindung, Elektronenpaarbindung oder homöopolare Bindung) ist eine Form der chemischen Bindungen und als solche für den festen Zusammenhalt von Atomen in molekular aufgebauten chemischen Verbindungen verantwortlich. Man hat also nur den Aufbau des Moleküls optimiert. Diese Art von Nano-Technologie hat damit nichts mit kleinen herumschwirrenden Teilchen zu tun, die möglicherweise Schaden anrichten, sondern es ist eine Optimierung chemischer Bestandteile eines Produktes auf molekularer Ebene, also in nano-Größe.
