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Ein Kompass liegt auf der Wiese

Offizieller Studienführer für Deutschland

Nanowissenschaften, Nanotechnologie

Kurzcharakteristik des Studienbereichs

"Nanotechnologie" ist der Sammelbegriff für eine breite Palette von Technologien, die sich auf unterschiedlichste Weise mit der Analyse und Bearbeitung von Materialien beschäftigen, denen eines gemeinsam ist: Ihre Größendimension beträgt ein bis einhundert Nanometer. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter (ein menschliches Haar ist damit mehrere 10.000 Nanometer dick). Dies ist ein Grenzbereich, in dem mehr und mehr quantenphysikalische Effekte eine wichtige Rolle spielen.

Grundsätzlich gibt es zwei Methoden, um Nanopartikel zu erzeugen: durch Zerkleinern geeigneter Ausgangssubstanzen ("top-down") oder durch den Aufbau nanoskaliger Partikel aus Atomen und Molekülen ("bottom-up").

Sehr vereinfacht ausgedrückt: Die Nanotechnologie nutzt aus, dass Materialien und Strukturen allein aufgrund der geringen Größe („Nanoskaligkeit“) einzelner Bestandteile zu neuen oder verbesserten Produkteigenschaften führen. Somit ist man in der Lage, aus den Bausteinen der Natur – Atomen und Molekülen – neue Produkte mit maßgeschneiderten Eigenschaften aufzubauen. Beispiele dafür sind eine deutlich höhere Härte und Bruchfestigkeit von Materialien oder die selbstreinigenden Eigenschaften von Oberflächen. Entscheidend hängt der Erfolg davon ab, inwieweit es gelingt, der belebten und unbelebten Natur die Prozesse der Selbstorganisation abzuschauen.

Schon anhand dieser Beschreibung ist zu erkennen, dass Wissen und Können mehrerer Wissenschaftsbereiche, z.B. Biologie, Chemie, Informatik, Medizin, Physik und Werkstoffwissenschaften, nötig sind, um Nanostrukturen zu erschließen. Die Nanotechnologie wird deshalb als Querschnittstechnologie begriffen. Ihre Erkenntnisse sind für eine große Zahl von Wissenschafts- und Technologiefeldern relevant.

  • So geht es auf dem Gebiet der Nanomaterialien um verbesserte Werkstoffe, neue Materialien und zusammengesetzte Stoffsysteme, insbesondere der Oberflächen. Kratzfeste optische Beschichtungen von Autoscheiben und Brillengläsern oder hochwirksame Kleber und Brandschutzmaterialien für das Bauwesen sind  Beispiele für Anwendungsmöglichkeiten.
  • In der Nanochemie geht es u.a. um die Erforschung und Nutzung chemischer Systeme, die z.B. als maßgeschneiderte Katalysatoren in der chemischen Industrie genutzt werden können oder den gezielten Transport von Wirkstoffen wie Medikamenten ins Zellinnere ermöglichen.
  • In der Nanoelektronik werden elektronische und optoelektronische Bauelemente mit neuen Eigenschaften auf atomarer Ebene entwickelt, die informationstechnische Systeme deutlich kleiner und leistungsfähiger machen.
  • Die Nanoanalytik liefert Methoden und Werkzeuge, um Vorgänge im Nanobereich zu verstehen und zu beherrschen.

Beschäftigungsmöglichkeiten

Die Nanotechnologie gilt als eines der chancenreichsten Forschungs- und Anwendungsfelder der Naturwissenschaften und zeichnet sich durch ein hohes Innovationstempo aus. Mehr als 70.000 Arbeitsplätze in rund 1.100 Unternehmen in so gut wie allen Industriebereichen hängen in Deutschland von der Nanotechnologie ab. Die Bundesrepublik ist damit nach Angabe des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) die Nummer 1 in Europa und im weltweiten Vergleich bei der wirtschaftlichen Umsetzung Platz 3 hinter den USA und Japan.

Tätigkeitsfelder ergeben sich vor allem in Unternehmen und Einrichtungen, die Verfahren der Nanotechnologie erforschen oder anwenden. Dazu gehören neben der chemischen Industrie z.B. die Bereiche Informationstechnik, Energietechnik, Halbleiterproduktion, Biotechnologie, Pharmazie, Maschinenbau, Medizintechnik oder Gentechnik. Weitere Beschäftigungsmöglichkeiten bieten Forschungsinstitute und Hochschulen sowie Umweltbehörden.

Studium an Universitäten und Fachhochschulen

Praktische Tätigkeit:

Je nach Hochschule ist ein mehrwöchiges Vorpraktikum vor Aufnahme des Studiums und/oder ein studienintegriertes zehn- bis zwölfwöchiges Industriepraktikum Pflicht.

Studium:

Das Studium kann eine eher ingenieur- und materialwissenschaftliche Komponente besitzen oder den Schwerpunkt in der physikalischen Ausbildung setzen. Im Grundlagenstudium (Bachelor) werden Kenntnisse in Mathematik, experimenteller und theoretischer Physik,Chemie, den Ingenieurwissenschaften und der Nanotechnologie vermittelt.

In ingenieur- und materialwissenschaftlichen Modulen haben die Studierenden im Vertiefungsstudium die Möglichkeit, tiefer gehende Kenntnisse in einer ausgewählten Anwendungsrichtung (z.B. Energietechnik, Elektronik, Biophysik) bzw. in einem Technologiefeld (z.B. Materialwissenschaften, Nanostrukturierungstechnologie, Bauelemente) zu erlangen. Praktika, Labore und Fachexkursionen schlagen die Brücke zwischen theoretischen Kenntnissen und industrieller Anwendung.

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Hinweis

Siehe auch Studienfeld "Physikalische Technik".


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