Nanobiotechnologie an der Hochschule Rhein-Waal

Sind Objekte, die in zwei oder Drei Dimensionen eine Größe von 1 bis 100nm aufweisen und die wegen ihrer besonderen Stoffeigenschaften gezielt hergestellt werden.

Haben eine Größe von 1 bis 100 nm, entstehen jedoch unabsichtlich, z.B. bei thermischen Prozessen oder mechanischen Bearbeitung von Werkstoffen. 

- 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

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. 

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)

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 

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. 

1. schwache, reversible Bindungen/Wechselwirkungen

• Wasserstoffbrückenbindungen 
• Ionische Bindungen
• Van der Waals-Kräfte 
• Hydrophobe Wechselwirkungen 

2. Bestreben zur Bildung von Ordnung (Verringerung der Entropie)

3. Erreichen des thermodynamischen Gleichgewichts 

Das Top-down Verfahren beschreibt Methoden bei denen eine Nanostruktur aus einer Größeren Einheit hervorgeht

Methoden : 

1. Lithographie 

2. Ätzen

3. Schneiden

4. Drucken

Eine Grenzfläche im Sinne der Physik und Chemie ist die Fläche zwischen zwei nicht mischbaren flüssigen oder festen Stoffen.

Eine Oberfläche ist die Fläche zwischen einer festen und einer gasförmigen Phase 

1. Vulkanasche

2. Zigarettenrauch

3. Kerzenruß

4. Autoabgase