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Nanobiotechnologie
Natürliche Nanopartikel
4 Beispiele
1. Vulkanasche
2. Zigarettenrauchh
3. Kerzenruß
4. Autoabgase
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Was sind Nanopartikel ?
Sind Objekte, die in zwei oder Drei Dimensionen eine Größe von 1 bis 100nm aufweisen und die wegen ihrer besonderen Stoffeigenschaften gezielt hergestellt werden.
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Was sind ultrafeine Stäube ?
Haben eine Größe von 1 bis 100 nm, entstehen jedoch unabsichtlich, z.B. bei thermischen Prozessen oder mechanischen Bearbeitung von Werkstoffen.
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Definition Nanomaterial
- Ein natürliches, zufällig entstandenes, oder bewusst hergestelltes Material
- enthält Partikel im ungebundenen Zustand, oder als Aggregat, oder Agglomerat
- mindestens 50% der Partikel ein oder mehrere Außenmaße im Bereich der Größenverteilung von 1 nm bis 100 nm
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Zwei Kategorien der Nanomaterialien ? (Nanokommission der deutschen Bundesregierung)
1. Nanoobjekte die entweder in ein, zwei oder drei äußeren Dimensionen nanoskalig (näherungsweise 1 bis 100 nm) sind.
Typische Vertreter sind Nanopartikel, Nanofasern und Nanoplättchen.
2. Nanostrukturierte Materialien haben eine innere, nanoskalige Struktur und treten in der Regel als Verbundsysteme von Nanoobjekten auf.
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5 Nanostrukturen
1. punktförmige Strukturen = in allen 3 Dimensionen (Nanokristalle, Cluster, Moleküle)
2. linienförmige Strukturen = in 2 Dimensionen (Nanodrähte, Nanoröhren, Nanogräben)
3. Schichtstrukturen = in nur 1 Dimension (dünne Schichten)
4. inverse Nanostrikturen = Poren kleiner 100nm
5. komplexe Strukturen = supra-molekulare Einheiten (Aggregate aus Enzymen und ihren Substraten)
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Was macht Nanoteilchen besonders ?
Die große spezifische Oberfläche von Nanoteilchen führt bei gleichem Stoff zu neuen Eigenschaften
Veränderungen betreffen z.B.:
1. optische Eigenschaften
2. elektrische Leitfähigkeit
3. Magnetismus
4. chemische Reaktivität
5. Schmelzverhalten
6. Härte oder die Fließeigenschaften von Materialien
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Was ist das Bottom-up Verfahren ?
Herstellung von Nanostrukturen aus kleinen Einheiten, den Atomaren und molekularen Bausteinen, durch Selbstorganisation (self-assembly) und Selbstanordnung (self-organisation)
1. Selbstorganisation (self-assembly) ist ein in der Biologie häufig anzutreffendes Grundprinzip zur Erzeugung von Strukturen. Sie kann durch äußere Faktoren beeinflusst werden.
2. Selbstanordnung (self-organisation) ist die Anordnung von Bausteinen ohne jeglichen Einfluss von außen.
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Charakteristika der Selbstorganisation ?
1. schwache, reversible Bindungen/Wechselwirkungen
2. Bestreben zur Bildung von Ordnung (Verringerung der Entropie)
3. Erreichen des thermodynamischen Gleichgewichts
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Was ist das Top-down Verfahren ?
Das Top-down Verfahren beschreibt Methoden bei denen eine Nanostruktur aus einer Größeren Einheit hervorgeht
Methoden :
1. Lithographie
2. Ätzen
3. Schneiden
4. Drucken
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Was ist eine Grenzfläche ?
Eine Grenzfläche im Sinne der Physik und Chemie ist die Fläche zwischen zwei nicht mischbaren flüssigen oder festen Stoffen.
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Was ist eine Oberfläche ?
Eine Oberfläche ist die Fläche zwischen einer festen und einer gasförmigen Phase
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