MicroNanoTec: CAN verbessert die Herstellung von Nano-Teilchen - Serienproduktion für leuchtende Halbleiter-Kristalle im Kleinformat

Hannover (ots) - Der Markt ist gigantisch - aktuelle Prognosen
erwarten für Produkte, die Nano-Partikel enthalten, Umsätze bis zu
drei Billionen US-Dollar im Jahre 2015. Das würde 15 Prozent der
globalen Güterproduktion entsprechen. Dies berichtet das
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im "nano.DE-Report
2009". Das Weltmarktvolumen für Nano-Materialien im engeren Sinne
wird derzeit bereits auf 2,1 Milliarden US-Dollar geschätzt. Diese
riesigen Zahlen kommen ausgerechnet mit zwergenhaften Materialien zu
Stande, denn "Nanos" steht im Griechischen für Zwerg. Ein Nanometer
(nm) entspricht nur einem Milliardstel Meter.

Zu den führenden Einrichtungen mit vielen Produkten aus
"Zwergenteilen" gehört das Centrum für Angewandte Nanotechnologie
(CAN GmbH), das 2005 in Hamburg gegründet wurde. Während der HANNOVER
MESSE 2010 wird das CAN Ergebnisse aus erster Hand präsentieren und
seine Erfolge auf der Jagd nach immer neuen Partikeln. Die Hamburger
nehmen teil an dem Gemeinschaftsstand des internationalen
Fachverbandes für Mikrotechnik, Nanotechnologie und Neue Materialien
(IVAM, Dortmund) während der MicroNanoTec in der Halle 6.

Zwei Methoden zur Herstellung von Nano-Materialien können wir
unterscheiden: zerteilen oder zusammenfügen. Oder auch Top-down- und
Bottom-up-Prozesse. Bei den Top-down-Prozessen handelt es sich um
Verfahren, die ein kristallines Material zerkleinern. Dies geschieht
beispielsweise mechanisch durch das Mahlen. Die Mahl-Methode liefert
sehr günstig Nano-Partikel. Damit können auch vergleichsweise große
Mengen verarbeitet werden.

Es ist jedoch kaum möglich, auf diese Weise Partikel mit einem
Durchmesser von unter 50 Nanometern (nm) herzustellen. Auch die Größe
der Partikel innerhalb eines Arbeitsvorganges (Batch) variiert stark.

Bei Bottom-up-Methoden entstehen Nano-Partikel aus Vorprodukten in
der Größe von Molekülen. Die Reaktionen finden in organischen oder
wässrigen Lösungen statt. Nano-Partikel, die in organischen
Lösungsmitteln entstehen, haben eine höhere Qualität, da die
chemischen Reaktionen bei höheren Temperaturen ablaufen. Diese
Methoden sind jedoch erheblich teurer als der Top-down-Ansatz. Sie
werden daher nur bei der Herstellung von Nano-Partikeln angewendet,
bei denen hohe Ansprüche an eine gleichmäßige Teilchengröße gestellt
werden.

Ein großer Nachteil - ganz gleich, welche Herstellungstechnik
angewandt wird - ist jedoch die mangelnde Reproduzierbarkeit bei der
Partikel-Herstellung. Sie ist stark vom Experimentator und der
Temperaturführung abhängig. Damit variiert sie von Arbeitgang zu
Arbeitsgang. Dieses macht sich vor allem in der biologischen
Forschung mit Nano-Partikeln negativ bemerkbar. CAN hat deshalb jetzt
eine kontinuierlich betriebene Produktionsanlage aufgebaut.
Hergestellt werden "Quantum Dots". Das sind winzige, nur etwa zehn
Nanometer große Halbleiter-Kristalle, die bei Einwirkung von
Laserlicht in verschiedenen Farben aufleuchten können. Die
Bezeichnung lautet "CANdots Serie A".

Die konstante Temperatur und die Durchmischung der Ausgangsstoffe
mit Hilfe von Mikromischern (bis hinunter auf die Molekül-Ebene)
erhöhen die Reproduzierbarkeit der Partikel-Eigenschaften enorm.
Daher sind Unterschiede in den optischen Eigenschaften wie
Absorption, Emission oder Fluoreszenz-Lebensdauer bei den Partikeln
minimal.

Nanopartikel - Fluoreszenz-Marker für Tumorzellen "Durch die
kontinuierliche Synthese können fluoreszierende Nano-Partikel in den
Life-Sciences viel besser verwendet werden", erklärt Dr. Jan-Steffen
Niehaus, im CAN für die Nano-Partikel-Synthese verantwortlich. Durch
stärkeren Einsatz dieser patentgeschützten Technik sollen auch
magnetische "Zwerge" (CANdots Serie M) von diesen Vorteilen
profitieren.

Durch die Fortschritte bei ihrer Herstellung haben fluoreszente,
magnetische oder katalytisch aktive Teilchen eine breite Anwendung
gefunden, besonders in Medizin und Biologie. Hier werden vor allem
selektive Marker benötigt, also solche, die nur an bestimmten Zellen
oder Rezeptoren andocken. Hieran können weitere Moleküle wie zum
Beispiel Antikörper angekoppelt werden. "Die so funktionalisierten
Partikel lassen sich unter anderem als Fluoreszenz-Marker für
Tumorzellen einsetzen", erläutert Niehaus. Sie kennzeichnen also
Krebszellen durch Farbe.

Nano-Partikel sind auch als Kontrastmittel für
Magnetresonanz-Bilder geeignet. Hierfür werden magnetische Partikel
(CANdot Serie M) verwandt, die im Körper Krankheiten wie Krebs
aufspüren. Hierzu müssen die magnetischen Partikel wasserlöslich
gemacht und mit dem jeweils benötigten Antikörper verbunden werden.
In der anschließenden Aufnahme werden die betroffenen Regionen dann
deutlich sichtbar.

Auch in der Technik spielen Nano-Partikel zunehmend eine wichtige
Rolle. Zum Beispiel bei der Entwicklung von Solarzellen.
Nano-Partikel dienen hier als Kollektor für das Sonnenlicht und geben
die aufgenommene Energie an die Zelle weiter. Umgekehrt können
Nano-Partikel durch elektrische Energie zur Ausstrahlung von Licht
bestimmter Wellenlänge angeregt werden. Sie sind somit als
Leuchtstoff geeignet.

Zudem sind Nano-Partikel auch für chemische Reaktionen
interessant. So eignet sich die große Oberfläche besonders für die
Verwendung als Katalysator. Verbindungen wie Nickel mit Platin
scheinen hier besonders sinnvoll zu sein. Ein einzelnes Gramm
Nano-Partikel kann bis zu 300 Quadratmeter Oberfläche besitzen.

Nano-Partikel, ihre Herstellung, ihre Eigenschaften, ihre
Einsatzmöglichkeiten und ihre Weiterentwicklung werden auf der
MicroNanoTec, einer Leitmesse der HANNOVER MESSE (19. bis 23. April
2010), vorgestellt. Gleichzeitig läuft das Forum des Fachverbandes
für Mikrotechnik, Nanotechnologie und Neue Materialien mit dem Titel
"Innovations for Industry" von Montag bis Freitag in der
MicroNanoTec-Halle. Für viele Innovationen bilden Nano-Partikel die
Grundlage - und damit auch für die Märkte der Zukunft.

Über die HANNOVER MESSE

Das weltweit bedeutendste Technologieereignis wird vom 19. bis 23.
April 2010 in Hannover ausgerichtet. Die HANNOVER MESSE 2010 vereint
neun Leitmessen an einem Ort: Industrial Automation, Energy, Power
Plant Technology, MobiliTec, Digital Factory, Industrial Supply,
CoilTechnica, MicroNanoTec sowie Research & Technology. Die zentralen
Themen der HANNOVER MESSE 2010 sind Industrieautomation,
Energie¬technologien, industrielle Zulieferung und Dienstleistungen
sowie Zukunftstechnologien. Italien ist das Partnerland der HANNOVER
MESSE 2010.

Originaltext: Deutsche Messe AG Hannover
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