Die Wunder-Zwerge

Nanotechnologie ist die Kunst der Kleinstteilchen. So wie es aussieht, gehört ihr die Zukunft: Sie macht Oberflächen staubfrei und Chemiewaffen unschädlich. Vielleicht hält sie sogar das Altern auf.




Die drei Männer in weißen Laborkitteln schütteln den Kopf. Immer wieder beugen sie sich über das Glasplättchen in Scheibletten-Größe, besprühen es, reiben darüber und halten es gegen das Licht wie skeptische Hausfrauen die Wäsche in einem Werbespot. Zu sehen ist - nichts. Soll auch nicht, geht auch nicht, jedenfalls nicht mit bloßem Auge. Denn das, was sich auf der Glasoberfläche befindet, ist ein dünner Film aus einem neuen, geheimen Material.

Ingredienzen für einen neuen Sciencefiction-Film? Aber nein. Wir stehen in einer ganz profanen Fabrikhalle im Saarbrücker Gewerbegebiet. Dort haben die Forscher von Nanogate die Tür ins Land von Liliput geöffnet. Sie arbeiten mit den allerkleinsten Teilchen, mit Atomen und Molekülen - und die sind nur millionstel Millimeter, eben Nanometer, groß.

Chemiker Gerhard Jonschker, 34, ist mit den Zwergen (griechisch: Nanos) seit seiner Studienzeit bestens vertraut. Der besonnene Wissenschaftler hat bei Professor Helmut Schmidt, dem Guru der deutschen Nanochemie, gelernt, wie man den Flohzirkus bändigt. Denn Nanos sind wahre Kletten: Haben sie erst einmal ein anderes Nano entdeckt, hängen sie auch schon aneinander. Aber Jonschker weiß, wie er die Zusammenrottung der Nanos verhindert. Und wie er sie dazu bringt, völlig neue Werkstoffe zu bilden.

Das Zauberwort der modernen Alchemie heißt Sol-Gel-Verfahren. Das klingt nach mexikanischem Bier gemixt mit Sonnencreme. Hat damit aber gar nichts zu tun. Wer die Welt der kleinsten Teilchen verstehen will, muss sich auf eine Reise zurück in den Chemieunterricht einlassen.

Wondergliss - der Nano-Stoff, der Hausfrauenträume wahr werden lässt Gerhard Jonschker ist ein geduldiger Lehrer. Jeder bekannte Stoff besteht letztendlich aus ganz kleinen Teilen, aus Atomen und Molekülen, erklärt er. Sie unterscheiden sich jedoch in ihrer Rezeptur und darin, was man mit ihnen anstellen kann. Und das Neue, das sind dann die eigentlichen Nano-Materialien. Wie man die herstellt? Vereinfacht gesprochen: Man nehme Teilchen einer Gruppe (organische, anorganische oder Nanopartikel), gebe etwas Wasser hinein, ändere den ph-Wert und füge Teilchen der anderen Familie hinzu. Fertig ist das Sol (wenige Partikel liegen sehr dicht beisammen) oder das Gel (viele Einzelteilchen hängen fadenförmig aneinander), erläutert Jonschker.

So entstehen Stoffe, die eigentlich widersprüchliche Eigenschaften ihrer Eltern-Stoffe in sich vereinen oder ganz neue aufweisen, die es so nie zuvor gab und deren Auswirkungen noch nahezu unerforscht sind. Eine der praktischen Verhaltensweisen: Sie harten auf fast allen Untergründen, sind aber abweisend an der Oberfläche. Nanogate hat sich diese Eigenschaften zunutze gemacht und einen neuen Wirkstoff entwickelt: "Wondergliss" .

Und was kann der? Wondergliss nimmt dem Schmutz die Angriffsfläche, weil er beispielsweise Möbel weniger staubanfällig macht. "Staub legt sich immer an, und überhaupt, bei neuen Oberflächen braucht man auch neue Reinigungsmittel. Die Hersteller freuen sich über unsere Erfindung, dadurch können sie wieder andere Produkte verkaufen." Hausfrauen werden aufatmen.

"Was wir machen, ist einmalig", mischt sich Ralf Michael Zastrau ein. Er ist der Geschäftsführer von Nanogate und voll Begeisterung für das, was seine Forscher geschaffen haben. Er spult die Firmengeschichte ab wie ein Werbevideo auf doppelter Geschwindigkeit. Erzählt vom begabten Chemiker Jonschker, der nach dem Studium zum Institut für Neue Materialien ging und dort in einem Projekt für den Chemieriesen Bayer auf den Kollegen Rüdiger Naß traf. Erzählt, dass Naß früher beim Fraunhofer-Institut für Silicatforschung war und dass das Projekt, an dem die beiden arbeiteten, gut lief. So gut, dass Auftraggeber Bayer beschloss, eine Tochtergesellschaft zu gründen. Als Partner fürs Risikokapital fand der Konzern die Venture-Capital-Gesellschaft 3i, als Geschäftsführer für die neue Firma Nanogate per Headhunter Ralf Michael Zastrau.

Nanos lassen fast alles mit sich machen - wenn man sie versteht "Von Nanotechnik verstehe ich nichts", bekennt Zastrau. Dafür war er in der Geschäftsleitung von ABB, hat einen MBA. Er spricht davon, dass sie bei Nanogate keine Teilchen-Höker werden wollen, sondern System-Anbieter. "Als reiner Rohstofflieferant sind Sie verloren", sagt er. Deshalb soll Nanogate für seine Kunden Vertrieb und Marketing in Sachen Nanos mit übernehmen.

Bayer ist inzwischen wieder ausgestiegen, unterstützt die ehemalige Tochter allerdings mit Kooperationsaufträgen. "Im Augenblick verbrennen wir noch Geld", räumt Zastrau ein. Aber schon jetzt ist der Umsatz von 250000 Mark im Jahr 1998 auf 1,5 Millionen Mark in 1999 hochgeschnellt. Für das Jahr 2000 erwartet Nanogate einen Umsatz von fünf Millionen Mark.

Die weiteren Aussichten sind gut. Für die Duravit-AG haben sie Waschbecken mit Anti-Haft-Beschichtung entwickelt, für die Schweizer Optik GmbH kratzfeste Linsen und Brillengläser. Aber das sind eher Fingerübungen für das eigentliche Geschäft. Wie das abgehen kann, sehen sie unter anderem in Asien. Bislang sind japanische Konzerne Hauptanbieter von Ito-Nanopulver "für alles in der Elektronik, was transparent, entspiegelnd und elektrisch leitfähig sein muss". Konkretes mag man nicht sagen. Geheim. "Aber denken Sie daran, welchen Bedarf an neuen Materialien es bei Flugzeugen gibt, etwa für entspiegelte, kratzfeste Abdeckungen von Armaturen in Cockpits", sagt Wissenschaftler Naß. Schwer entflammbar müssten diese neuen Materialien sein, leicht, aber gleichzeitig unverwüstlich.

Machbar ist so ziemlich alles. Aber das Material ist sensibel - und wie gesagt - kaum erforscht. Zig Parameter machen ihren Einfluss bei der Produktion und der Anwendung geltend: Temperatur, UV-Strahlung, ph-Wert, um nur ein paar zu nennen. Da kann man noch so behutsam sein, und trotzdem geht etwas schief, weiß Chemiker Jonschker aus leidvoller Erfahrung. Einmal allerdings brachte ihm eine solche Panne eine neue Erfindung ein. "Ich arbeitete an einer neuen flüssigen Beschichtung", erinnert sich der Chemiker. "Doch mir ist das Zeug gleich geliert. Erst war ich sehr ärgerlich, bis mir auffiel, wie es kühlte." So wurde aus der Panne ein Brandschutz-Schaum.

Einen solchen Schaum bietet auch das amerikanische Unternehmen Envirofoam in Draper, Utah, an. Die Lizenz dafür erhielt das Unternehmen von den Sandia National Laboratories, die den Schaum, der auch biologische und chemische Kampfstoffe neutralisieren kann, entwickelten. Die Laboratories sind eines der wichtigsten Atomforschungslabore der USA. Die Rüstungsforscher um Jeff Brinker entwickelten dort den Schaum ursprünglich als einen Nanoabsorber auf Sol-Gel-Basis, der nur Moleküle bestimmter Chemikalien "einsammelt". Sie sind perfekt geeignet, um Chemiewaffen aufzuspüren.

In Amerika nimmt man die Nanotechnologie inzwischen so wichtig, dass man die "National Nanotechnology Initiative" ins Leben rief. Dank der Initiative kommen zu den herkömmlichen Nanotechnik-Forschungsgeldern von 270 Millionen Dollar noch einmal 225 Millionen Dollar hinzu. Einer der generösesten Förderer ist das Verteidigungsministerium.

In Amerika gehört das Militär zu den größten Fans der Nanos Die Berater des amerikanischen Präsidenten schwärmen von den Möglichkeiten, die die neue Technik bietet. Beliebig programmierbare Materialeigenschaften. Stoffe, die zehnmal stärker sind als Stahl, aber nur einen Bruchteil wiegen, könnten Kampfflugzeuge leichter machen und so "zu längeren Einsätzen führen. Die Wendigkeit würde dramatisch erhöht (...) und so die Kampf-Effizienz gesteigert".

In Deutschland ist das Bundesministerium für Bildung und Forschung einer der wichtigen Förderer der Nanotechnologie. Es unterstützt Kompetenzzentren und einzelne Institute sowie Firmen-Forschung. Nahezu euphorisch meldet die optisch opulente Ministeriums-Broschüre für die Nanotechnologie ein weltweites Umsatzpotenzial von fast 110 Milliarden Mark im Jahr 2001; davon sechs Milliarden allein für Nanostrukturen. "Das allerdings sind belletristische Zahlen", sagt Bernd Hunger. Er muss es wissen, er ist Fachreferent und Auftraggeber der Broschüre.

Und: "Es gibt keine Analyse darüber, wie viele Arbeitsplätze durch Nanotechnik entstehen und wie viele vernichtet werden", sagt der Fachmann. "Die Nanotechnologie bietet viele Möglichkeiten für Rationalisierungen", weiß auch Rüdiger Naß von Nanogate. Der Mann vom Amt sieht die Sache inzwischen differenziert: "Wir wollen Nanotechnologie unterstützen, aber wir sollten mehr als bisher die Risiken untersuchen", sagt Bernd Hunger.

Mit solchen gesamtwirtschaftlichen Überlegungen hat man bei der Dresdner Bank wenig am Hut. Hier sieht man eher das Ertragspotenzial. Ihre Analysten empfehlen den Aktienkauf von Unternehmen in der Zukunftsbranche. Eine Grundlage gibt es dafür nicht, außer Zeitungslektüre. "Mein Kollege muss in den sauren Apfel beißen und sich damit beschäftigen", wehrt Analyst Jürgen Stanowsky Nachfragen ab. Für eine Marktrecherche oder gar Patentanalyse hat auch sein Kollege Christoph Partisch keine Zeit. "Solide Zahlen zu bekommen ist schwer", gibt er zu. "Das ist Raterei." Nanos können vielleicht sogar das Altern stoppen - vorerst verschönern sie Haar Die Fakten werden gerade geschaffen. In den Labors der großen Unternehmen. DaimlerChrysIer hat beispielsweise ein Auto entwickelt, das mit Wasserstoff fährt, das Necar 5. Beim Transport des empfindlichen Wasserstoffs könnte vermutlich die Nanotechnologie helfen. Er könnte in so genannten " buckyballs" transportiert werden. Das sind Nanoklumpen, die aussehen wie Miniatur-Fußbälle und neben Diamanten und Graphit die einzige reine Kohlenstoff-Verbindung sind.

Solche Fullerene, wie die Tupperware der Nanowelt auch genannt wird, kommen in der Natur in der Haut und den Haaren vor. Daran schließt sich die nächste interessante Frage an: Welche Rolle spielen Nanos beim Altern? Lässt es sich gar verhindern? Auf der Suche nach dem Jungbrunnen begeben sich Forscher der Beiersdorf AG gemeinsam mit der Universität Hamburg in den Nanokosmos. Bis das Altern gestoppt ist, werden wenigstens die Haare schön: Gerade hat Beiersdorf ein Shampoo entwickelt, deren nanoskalige Polymere den Haaren einen seidig glänzenden Schein verleihen, auch wenn sie noch so strapaziert sind.

Manche Konzerne wie Henkel, BASF, Merck, Bosch, Degussa-Hüls und Siemens unterstützen die Nanoforschung auch außerhalb des Hauses. Für die Kleinen scheint intern kein Platz zu sein -zu teuer, zu aufwendig und zu langwierig ist die Arbeit von der Idee bis zum vermarktungsreifen Produkt. Start-ups aus der Nanowelt muss man mit der Lupe suchen.

Einer der wenigen, der den Zwergenaufstand gewagt hat, ist Volker Klocke. Der Aachener Physiker hat angefangen, seinen Nanomotor an der Universität zu entwickeln. 18 Mannjahre Arbeit stecken in dem Gerät, das die Frage löst: "Wie bewege ich einen Tropfen?" " Wer kein Geld hat, der bekommt auch keins", fasst er seine Erfahrungen zusammen. Also musste er ohne Förderung und ohne Kredite auskommen. Geschafft hat er es trotzdem: Dank Nanomotor und seiner zweiten Erfindung, dem Elektronenmikroskop, das er zum Werkzeug umfunktionierte. "Das ist etwa so, wie mit Stäbchen zu essen", erläutert Klocke seinen Nanomanipulator.

Mittlerweile können er und seine acht Mitarbeiter 1000 Motoren bauen, gearbeitet wird aber nach wie vor in der Garage. "Das hat es uns anfangs schwer gemacht", erinnert sich der 38-Jährige. "Viele erwarten protzige Büros, das ganze Gerede um Garagenfirmen ist Quatsch. Wenn es um Geschäftsabschlüsse geht, haben die meisten Deutschen sehr genaue Vorstellungen, wie ein ordentliches Unternehmen auszusehen hat." So macht er denn auch 80 Prozent seines Umsatzes außerhalb Deutschlands. Vor allem in Japan, Malaysia, Thailand, den USA. Er hat sogar Forscherkunden am Südpol. Aber das ist ihm noch nicht weit genug weg. Er will mit seinen Produkten ins All. Seine Nanomanipulatoren sollen auf der ISS (International Space Station) Proben und Flüssigkeiten austauschen und Montageaufgaben lösen. Bislang machen das noch Astronauten, doch das kostet. Sein Ziel: Nanoapparate per Joystick oder Videointerface, die von der Erde aus gesteuert werden.

Endlose Weiten liegen demnach vor uns. Wir schreiben das Jahr 2000. Mit der Nanotechnologie kommt die Zukunft nah.