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Nanoteilchen - Quelle: Pixabay
Nanoteilchen - Quelle: Pixabay

Im Bereich der Nano-Technologie gibt es immer mehr Vorstöße auch in ungewöhnliche Anwendungsbereiche hinein. Papier, Textilien und Nano-Magnete mit zusätzlichen Eigenschaften bieten auf der einen Seite Vorteile – doch was passiert mit all diesen Materialien, die Nanopartikel enthalten, wenn sie nicht mehr benötigt werden oder ihren Zweck erfüllt haben? Sie landen entweder auf der Deponie oder in der Müllverbrennungsanlage. Was geschieht dann mit den Nanoteilchen? Welche Langzeitfolgen entstehen, wenn sie ins Grundwasser oder in die Abluft entweichen? ...weiterlesen "Anwendungspotentiale und Entsorgungsprobleme von Nano-Materialien"

Kompass - Quelle: Pixabay
Kompass - Quelle: Pixabay

In der Medizin gibt es zahlreiche Anwendungsgebiete für Nanopartikel. So zum Beispiel die der magnetischen Nanopartikel zur Krebstherapie.

Nicht nur Zugvögel und Wildtiere orientieren sich mit Hilfe des Erdmagnetfeldes. Auch einige Bakterien tun es. Diese magnetotaktischen Bakterien leben im Schlamm von Gewässer. Um „oben“ von „unten“ zu unterscheiden und um zu den Wasserschichten mit den optimalen Lebensbedingungen zu gelangen, nutzen sie kettenförmige Magnetosomen. ...weiterlesen "Bakterien mit Magnetsinn – Nutzen und Risiken für die Medizin"

Mottenauge - Quelle: Pixabay

Smartphones und Tables sind heute ja immer und überall mit dabei. Ärgerlich nur, wenn man bei strahlendem Sonnenschein etwas auf dem Display lesen möchte. Das Glas-Display wirft die einfallenden Lichtstrahlen zurück und sorgt so für unerwünschte Lichtspiegelungen, die den Blick auf die Informationen unter dem schützenden Display verhindern. Hier sollen Antireflexions-Beschichtungen Abhilfe schaffen. Wissenschaftler der University of Central Florida haben eine solche Beschichtung nach dem Vorbild des Mottenauges entwickelt, die eine bessere Lesbarkeit und gleichzeitig einen Selbstreinigungseffekt verspricht. ...weiterlesen "Bionik: flexible Antireflexions-Beschichtung nach dem Vorbild von Mottenaugen"

Spinat - Quelle: Pixabay

US-Forscher haben Nanopartikel in die Blätter von Spinatpflanzen eingebaut, sodass die Pflanzen auf Sprengstoff im Grundwasser reagieren.
Eine Landmiene, gibt sogenannte Nitroaromate ab, welches sich über das Grundwasser im Boden verteilt. Die Spinatpflanze nimmt diesen Stoff über ihre Wurzeln auf und leitet sie bis in ihre Blätter. Die speziellen Nanopartikel in den Blättern reagieren mit den Nitroaromaten zu einer fluoreszierenden Substanz, die leuchtet, wenn man sie mit einer Infrarotkamera anstrahlt. ...weiterlesen "Bionischer Spinat – der Sprengstoffdetektor"

Blauer Morphofalter, Quelle: Pixabay
Blauer Morphofalter, Quelle: Pixabay

Schmetterlingsflügel: Vorbild für effektivere Solarzellen und Kosmetika
Farben werden nicht allein durch Pigmente erzeugt. In einigen Fällen arbeitet die Natur mit physikalischen Tricks, um eine besondere Farbenpracht hervorzubringen.
Metallisch schillernde Regenbogenfarben, wie man sie auf der Haut von Seifenblasen oder auf Ölflecken beobachten kann, werden durch Lichtbrechung und Interferenzen erzeugt. Dieses optische Phänomen nennt man irisieren. Der Begriff leitete sich von dem griechischen Wort für „Iris“ ab und wird gleichbedeutend mit „Regenbogen“ verwendet. ...weiterlesen "Farbeffekte durch Nanostrukturen"

Wasser ist lebensnotwendig - Quelle: Pixabay

Über 70 Prozent der Erde sind von Wasser bedeckt. Davon entfällt der größte Anteil auf die Ozeane. Meerwasser ist jedoch salzhaltig und nicht trinkbar. Nur 2,5 Prozent des auf der Erde verfügbaren Wassers ist Süßwasser. Davon wiederum ist jedoch nur ein geringer Teil zugänglich. Denn das meiste Süßwasser ist in den Gletscher und im ewigen Eis gebunden. Auf Grundwasser, Seen und Flüsse entfallen lediglich 20 Prozent des verfügbaren Süßwassers.
Die Entsalzung von Meerwasser ist mit den bisherigen Methoden extrem energieaufwändig. Englische Forscher haben möglicherweise eine Lösung auf der Basis von Graphen gefunden. ...weiterlesen "Graphen kann Salzwasser in Trinkwasser verwandeln"

Graphen-Struktur - Quelle: Pixabay
Graphen-Struktur - Quelle: Pixabay

Das vielseitige Material aus Kohlenstoff lässt sich beispielsweise als Photodetektor, in Displays und zum Destillieren von Alkohol einsetzen.
Graphen ist eine Modifikation (Erscheinungsform) des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom von drei weiteren umgeben ist, so dass sich ein bienenwabenförmiges Muster ausbildet. Das Supermaterial Graphen besteht aus nur einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen – ähnlich eines Maschendrahtzaunes in Miniaturgröße. Eine seiner herausragenden Besonderheiten ist die Fähigkeit elektrischen Strom besser als alle bisher bekannten Materialien zu leiten. Diese Eigenschaft macht Graphen zum Zukunftsmaterial für die Elektronik. ...weiterlesen "Graphen-Anwendungen"

Riss in einer Wand - Quelle: Pixabay
Riss in einer Wand - Quelle: Pixabay

Durch elektrische Spannungsmessung können Bewegungen und mikroskopisch kleine Risse an Bauwerken und Brücken detektiert werden.

An der Strathclyde University in Glasgow haben Wissenschaftler eine intelligente Farbe entwickelt, die in Verbindung mit Elektroden mikroskopisch kleine Risse in Baustrukturen aufspührt. Durch den Einsatz einer solchen Nano-Farbe lassen sich die Kosten für die Wartung großer Gebäude und Konstruktionen deutlich verringern.

Die Farbe basiert aus Kohlenstoff-Nanoröhren und Flugasche, die als Abfallprodukt beispielsweise bei der Müllverbrennung anfällt. Der Mix aus den Aschepartikeln und den Kohlenstoff-Nanoröhren ergibt eine zementartige Konsistenz. Die Farbe wird mit Netzwerkknoten ausgestattet, die Energie aufnehmen. ...weiterlesen "Intelligente Nano-Farbe mit elektrischer Spannung"

Lotus-Effekt auf einem Blatt ©Martina Rüter

Der Lotus-Effekt® ist als Selbstreinigungseffekt von Pflanzen – insbesondere der Lotospflanze – bekannt. Die Blattoberfläche ist so konstruiert, dass Regen in Form von Wassertropfen über das Blatt läuft und so Schmutzpartikel abwäscht. Der Lotus-Effekt® ist also ein Mechanismus, der auf die speziellen Eigenschaften von Wasser (H2O) abgestimmt ist und der erfolgreich auf Industrie-Produkte übertragen wurde. Doch was ist mit anderen Flüssigkeiten? Wasser wäscht beispielsweise keine Ölverschmutzungen von Oberflächen ab, da Wasser und Öl sich nicht mischen. ...weiterlesen "Lotus-Effekt® 2.0"

Früchte der Klette - Quelle: Pixabay
Früchte der Klette - Quelle: Pixabay

Die Klette nutzt eine raffinierte Art der Verbreitung: Ihre Früchte verfügen über winzige, elastische Häkchen, die sich im Fell von umher streifenden Tieren verankern. So gelangen die Früchte an weit entfernte Orte. Dies fiel dem belgischen Ingenieur George de Mestral, der oft lange Spaziergänge mit seinem Hund unternahm, auf. De Mestral betrachtete die kleinen Kügelchen unter dem Mikroskop und entdeckte das Prinzip der reversiblen Verbindung zweier Materialien - 1951 meldete er seinen künstlichen Klettverschluss zum Patent an. Der Klettverschluss ist also eine Erfindung der Natur.

Der textile Klettverschluss bestand zunächst aus schlaufenförmigen Ösen und Widerhaken auf beiden Verbindungsteilen. Heute befinden sich die Haken auf der einen Seite und die Ösen auf der anderen Seite des Verschlusses. Allerdings haben diese Klettverschlüsse den Nachteil, dass sie mit der Zeit verschleißen. ...weiterlesen "Nano-Klettverschluss: Haftmechanismus im Pflanzen- und Tierreich"

Wasserzeichen auf dem 10-Euro-Geldschein
Wasserzeichen auf dem 10-Euro-Geldschein, © Martina Rüter

Hologramme und andere Maßnahmen zur Fälschungssicherheit von Geldscheinen, Markenprodukten oder gar Medikamenten werden immer öfter nachgeahmt. Einige Fälschungen sind so gut, dass sie selbst von Experten nur schwer von den Originalen zu unterscheiden sind. Mit Hilfe der Nanotechnologie wollen Forscher es Betrügern deutlich schwerer machen. Dazu bedienen sie sich eines Vorbilds aus der Natur, um mittels Nanotechnologie Oberflächen so zu verändern, dass es bei bestimmten Wellenlängen zu optischen Resonanzen kommt. ...weiterlesen "Nano-Wasserzeichen nach dem Vorbild des Morphofalters"

Nanoteilchen - Quelle: Pixabay
Nanoteilchen - Quelle: Pixabay

Bislang sind die Eigenschaften und die Reaktionen von in den Körper eingebrachten Nanomaterialien weitgehend unbekannt. Doch der biomedizinische Einsatz von Nano-Partikeln eröffnet auch neue Anwendungsmöglichkeiten und Chancen in der Behandlung von beispielsweise Krebs oder Alzheimer.

Wissenschaftler der Mainzer Universitäts-HNO-Klinik belegten im Rahmen einer Studie (veröffentlicht in „American Chemical Society - Nano“, Tenzer et al., 2011), dass sich aus der Umwelt aufgenommene oder für medizinische Zwecke bewusst in den Körper eingeschleuste Nanomaterialien beim Kontakt mit Organen wie Lunge und Magen-Darm oder dem Blutsystem schlagartig verändern. ...weiterlesen "Nanomaterialien und gesundheitliche Risiken"

Laboruntersuchung - Quelle: Pixabay
Laboruntersuchung - Quelle: Pixabay

In der Medizin bieten Nanopartikel die Möglichkeit, neuartige Diagnostika und Therapeutika zu entwickeln, beispielsweise Kontrastmittel für die bildgebenden Verfahren der Computertomographie oder Magnetresonanztomographie, sowie neue Medikamente mit Nanopartikeln als Wirkstofftransporter oder -depot, beispielsweise in der Krebstherapie. Hierbei werden eisenoxidhaltige Nanopartikel in die Blutbahn injiziert, wodurch diese mit dem Blutstrom im Körper verteilt werden. Nach der Anreicherung im Tumor kann dieser durch ein angelegtes Magnetfeld erhitzt und somit zerstört werden. Im Fokus der Forschung stehen hierbei die Methoden, durch die eine gezielte Anreicherung der Nanopartikel im Tumor erreicht werden kann. ...weiterlesen "Nanotechnik in der Medizin"

Zahncream - Quelle: Pixabay
Zahncream - Quelle: Pixabay

Gegen überempfindliche Zähne gibt es eine Zahnpasta, die mit Hilfe von Nano-Partikeln einen Schutzfilm über die Zähne legt.
Für einen Großteil der Bevölkerung ist es Alltag: Schmerzempfindliche Zähne. Der Genuss von kalten oder heißen Nahrungsmitteln löst bei diesen Personen einen stechenden Schmerz aus. Hier sollen u.a. Zahnpasten helfen, die einen Nano-Wirkstoff enthalten.

Ursache
Ursache für sensible Zähne ist meist freiliegendes Dentin. Ein Zahn gliedert sich in drei Teile: Zahnkrone, Zahnhals und Zahnwurzel. Hauptbestandteil des Zahnes ist das Zahnbein, auch Dentin genannt. Die Hartsubstanz des Dentins besteht zu zwei Dritteln aus Calcium und Phosphat. Den Rest bilden Eiweiß und Wasser. Das Dentin umschließt das Zahnmark, das von Blutgefäßen und Nervenfasern durchzogen ist. Der Zahnschmelz bildet die äußerste Zahnschicht über dem Dentin. Es gilt als das härteste Material des menschlichen Körpers. Im Gegensatz zum Zahnschmelz ist Dentin weicher und deshalb anfälliger gegen Karies. ...weiterlesen "Schmerzempfindliche Zähne: Nano-Zahncreme repariert kleine Defekte"

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