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NANO-OBERFLÄCHEN TECHNOLOGIE UND ALLGEMEINE LABORDIENSTLEISTUNGEN

Bild oben: AFM Aufnahme von einer mit Nano-Partikeln bestückten V2A Metall Oberfläche, zur Kontrolle der Höhe und Verteilung der aufgebrachten Struktur.  Bildgrösse 4x6 tausendstel Millimeter

Allgemeine Erklärung zur Nano Technologie:

Der Sammelbegriff Nanotechnologie, oft auch Nanotechnik (Nano altgriechisch Zwerg), gründet auf der allen Nano-Forschungsgebieten zugrundeliegenden gleichen Größenordnung der Nanoteilchen vom Einzel-Atom bis zu einer Strukturgröße von 100 Nanometern (nm): Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter (10 E−9 m). Diese Größenordnung bezeichnet einen Grenzbereich, in dem die Oberflächeneigenschaften gegenüber den Volumeneigenschaften der Materialien eine immer größere Rolle spielen und zunehmend quantenphysikalische Effekte berücksichtigt werden müssen. In der Nanotechnologie stößt man also zu Längenskalen vor, auf denen besonders die Größe die Eigenschaften eines Objektes bestimmt. Man spricht von „größeninduzierten Funktionalitäten“.

Mit dem Begriff wird heute die entsprechende Forschung in der Cluster-Halbleiter- und Oberflächenphysik, der Oberflächen- und anderen Gebieten der Chemie sowie in Teilbereichen des Maschinenbaus und der Lebensmitteltechnologie (Nano-Food) bezeichnet.

Schon heute spielen Nanomaterialien eine wichtige Rolle. Sie werden zumeist auf chemischem Wege oder mittels mechanischen Methoden hergestellt. Einige davon sind kommerziell verfügbar und werden in handelsüblichen Produkten eingesetzt, andere sind wichtige Modellsysteme für die physikalisch-chemische und materialwissenschaftliche Forschung.

Ebenfalls bedeutend ist die Nanoelektronik. Deren Zugehörigkeit zur Nanotechnologie wird in der wissenschaftlichen und forschungspolitischen Praxis nicht einheitlich gesehen. Unklar und unerforscht sind in vielen Bereichen die Wirkungen und der Einfluss der meist künstlich hergestellten Teilchen auf die Umwelt.

Eine Entwicklungsrichtung der Nanotechnologie kann als Fortsetzung und Erweiterung der Mikrotechnik angesehen werden (Top-down-Ansatz), doch erfordert eine weitere Verkleinerung von Mikrometerstrukturen meist völlig unkonventionelle neue Ansätze. Die Chemie folgt in der Nanotechnologie oft dem entgegengesetzten Ansatz: bottom-up. Chemiker, die üblicherweise in molekularen, d. h. Sub-Nanometer-Dimensionen arbeiten, bauen aus einer Vielzahl von einzelnen Moleküleinheiten größere nanoskalige Molekülverbunde auf.

 

AFM ATOMIC FORCE MICROSCOPE

SHOWS ATOMIC RESOLUTION 

Picture made with a Nanosurf Mobile S AFM (Atomic Force Microskope) by Nobel Aerospace Ltd.

In a good scanning tunneling microscopy image of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) you will see a pattern consisting of white, grey and black spots. To interpret the graphite STM image correctly: the bright spots mean higher tunneling current and dark spots mean lower tunneling current.


2x2nm HOPG STM image, z-range 0.2nm

Out of the lattice model of graphite one can see that there are two different positions of the carbon atoms in the graphite crystal lattice (see e.g. R.C. Tatar et al. Phys Rev B 25 (1982) 4126).

One with a neighbouring atom in the plane below (grey) and one without a neighbour in the lattice below (white). Consequently the electrical conductivity of the graphite surface varies locally slightly (different electronic density of states) so that the atoms without neighbours appear "higher" than the others (see e.g. I.P. Batra et al. Surf Sci 181 (1987) 126). This also causes the HOPG lattice constant between the bright 'hills' to have the higher value of 0.25nm than the nearest neighbour distance in the graphite lattice of 0.14nm.

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VIDEOS ÜBER NANO TECHNOLOGIEN UND LABORPROZESSE