FTD-Serie: Nanotechnologie - eine Bestandsaufnahme

Die Verheißungen sind groß, die Erfolge noch mäßig. Trotzdem gilt Nanotechnologie als Zukunftsthema. 2006 werden weltweit rund 11 Mrd. $ in diese Forschung investiert. Die FTD-Serie zeigt die interessantesten Projekte, aber auch die Sicherheitsrisiken auf.

Nanotechnologie (4): Plätzchen an der Sonne

Erneuerbare Energien sind eine der größten Herausforderungen – und auch hierbei hilft die Nanotechnik: Licht sammelnde Materialien machen teuren Solarzellen aus Silizium bald Konkurrenz. von Niels Boeing

Energiequelle als Luftschlange: Wie beim Zeitungsdruck wird die Strom erzeugende Schicht auf über Rollen laufende Plastikbänder gedruckt

Neben dem Kampf gegen Hunger, Infektionskrankheiten und Terrorismus ist eine nachhaltige Energieversorgung entscheidend für die Zukunft der Menschheit. Für den 2005 verstorbenen Nobelpreisträger und Nanotech-Pionier Richard Smalley war es das wichtigste Problem überhaupt, von dessen Lösung alles andere abhängen wird. Und er wusste, wo erneuerbare Energien zu finden sind. "Wir brauchen einen Durchbruch in der Fotovoltaik", sagt Smalley in einem Vortrag vor einigen Jahren. "Ich garantiere, dass dies eine Innovation auf der Nanometerskala sein wird."

Der Durchbruch hat zwar noch nicht stattgefunden. Aber die Aussichten sind nicht schlecht: dank neuer Nanomaterialien, die sich als hauchdünne Licht sammelnde Schichten auch dort nutzen lassen, wo bisher an den Einsatz von Solarzellen nicht zu denken war. Derzeit konkurrieren drei Technologien im wahrsten Sinne des Wortes um den Platz an der Sonne. Gemeinsam ist ihnen folgendes Prinzip: Photonen gehen auf die Elektronen des Licht sammelnden Materials über, die dadurch in der Zelle beweglich werden - und so nutzbaren Strom erzeugen können. Die erste Technologie, die in den 80er Jahren von dem Chemiker Michael Grätzel entdeckt wurde, nutzt Farbstoffmoleküle und Nanoteilchen aus dem Halbleiter Titandioxid. Die Moleküle wandeln Photonen in Elektronen um, die vom Nanotitandioxid über ein Elektrolytmedium an eine der beiden Zellelektroden weitergeleitet werden. Die zweite setzt auf elektrisch leitfähige Polymere (lange Kohlenstoffmoleküle), die mit "Buckyballs", einer Art Nanofußbällen aus 60 Kohlenstoffatomen, als Lichtsammler verbunden sind.

Der dritte Ansatz sind sogenannte Quantenpunkte. Diese bis zu 20 Nanometer großen Halbleiterpartikel können dank ihrer speziellen elektronischen Eigenschaften ebenfalls Lichtteilchen in Strom umwandeln. Die Laborphase haben alle drei Technologien bereits hinter sich gelassen, und erste Unternehmen produzieren sie bereits.

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