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Nanotechnologie für Dummies

Für Dummies 1. Aufl.

von: Richard D. Booker, Earl Boysen
14,99 €
Verlag:	Wiley-VCH
Format:	EPUB
Veröffentl.:	12.11.2015
ISBN/EAN:	9783527801893
Sprache:	deutsch
Anzahl Seiten:	286

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Beschreibungen

Titelbeschreibung

Ob in der Chemie, Physik, Biologie, Medizin, Pharmazie oder den Materialwissenschaften: Die Nanotechnologie ist überall vertreten und gilt als Forschungsfeld der Zukunft. Schon heute verstecken sich in unserem Alltag viele nanotechnologische Anwendungen und ihre Zahl wächst ständig. Dank »Nanotechnologie für Dummies« erfahren Sie, wie Nanomaterialien erforscht und genutzt werden, welche Anwendungen in Zukunft möglich sein könnten und wie sogar die Umwelt von der Nanotechnologie profitieren kann. Die Autoren erläutern dabei alles leicht verständlich und lassen auch mögliche Risiken nicht außen vor. So lernen Sie alles, was Sie über dieses Trendthema wissen sollten.

Inhaltsverzeichnis

Widmung 7 Über die Autoren 9 Danksagung der Autoren 9 Über die Übersetzer 9 Einleitung 21 Über dieses Buch 21 Törichte Annahmen 21 Wie dieses Buch aufgebaut ist 22 Teil I: Grundlagen der Nanotechnologie 22 Teil II: Anwendungen der Nanotechnologie 22 Teil III: Die Nanotechnologie und die Menschen 22 Teil IV: Der Top-Ten-Teil 23 Glossar 23 In diesem Buch verwendete Symbole 23 Wie es weitergeht 23 Teil I Grundlagen der Nanotechnologie 25 Kapitel 1 Einführung in die Konzepte der Nanotechnologie 27 Was ist überhaupt Nanotechnologie? 27 Eine genaue Definition geben 27 Vor der Nanotechnologie war das Atom 29 Sich der Nanotechnologie von oben und unten nähern 31 Verstehen, wie die Nanotechnologie die Dinge verändert 32 Reaktionen mit anderen Elementen 32 Die Farbe ändern/Veränderliche Farbe 33 Bei niedrigeren Temperaturen schmelzen/Niedriger Schmelzpunkt 33 Nano ist überall 34 Nanotechnologie in unterschiedlichen Feldern 34 Tipps von Arbeitsgruppen 35 Kapitel 2 Wer macht was? 37 Die Entwicklung der Nanotechnologie verstehen 37 Die Zeitachse betrachten 37 Augen auf im Nanometerbereich 38 Die Einführung der Nanophysik in die Welt: Richard Feynmans Rolle 38 Die Rolle des Rastertunnelmikroskops 39 Buckyballs verfolgen 40 Daumen hoch für »Bottom-up-Methode« 41 Die Entdeckung der Nanoröhrchen 41 Die Rolle der Behörden und Ministerien 43 Das derzeitige Feld der Nanotechnologie 44 Staatliche Unterstützung 44 Der Gesundheitsbereich 45 Geld verdienen: Die Rolle von Firmen bei der Entwicklung der Nanotechnologie 45 Die Arbeitskräfte ausbilden 46 Die internationale Entwicklung in der Nanotechnologie 46 Den heutigen Stand und den zukünftigen Weg der Nanotechnologie verstehen 47 Heutige Produkte der Nanotechnologie 47 Produkte und Verfahren, die noch in der Entwicklung sind 48 Luftschlösser bauen 49 Kapitel 3 Grundbausteine: Nanomaterialien 51 Materialien auf Kohlenstoffbasis 51 Buckyballs 52 Kohlenstoff-Nanoröhrchen 53 Graphen 56 Diamantoide: Diamantartige Materialien 58 Auf dem zweiten Platz: Nanopartikel ohne Kohlenstoff 59 Eisen und Eisenoxid 59 Platin 61 Gold 61 Siliziumdioxid 63 Silber 63 Nanopartikel aus Titandioxid 64 Silizium 65 Palladium 67 Neodym 68 Bor 68 Bornitrid 69 Die Suche nach Nanopartikeln 71 Kapitel 4 Geräte zum Arbeiten mit Nanopartikeln 73 Objekte im Nanometermaßstab betrachten 73 Elektronenmikroskop 73 Rasterkraftmikroskopie (AFM) 76 Molekulare Fingerabdrücke in der optischen Spektroskopie 77 Atome und Moleküle beeinflussen 78 Atome mit dem Rastertunnelmikroskop bewegen 78 Molekül-Zusammenbauer 80 Nanoroboter 81 Herstellung von Computerchipbestandteilen im Nanometermaßstab 83 Mit der Nanolithografie Strukturen schreiben 83 Strukturen für Forscher schreiben: Die Dip-pen-Nanotechnologie 85 Elektronenstrahllithografie 86 Systeme zur Erzeugung von Nanopartikeln 86 Kapitel 5 Die Nanotechnologie an die Arbeit schicken 91 Die Größe von Dingen ändern 91 Den Oberflächenbereich maximieren 91 Verringerung der Größe von Poren in Materialien 92 Materialeigenschaften verändern 94 Die Grundlagen der Funktionalisierung 94 Nanoverbundwerkstoffe herstellen 96 Anpassung der Struktur von Beschichtungen und dünnen Filmen 97 Selbstorganisierende Anordnung: Nanopartikel, die ihre eigenen Anordnungen einnehmen 97 Mechanosynthese 99 NEMS verwenden, um mit Apparaten im Nanometermaßstab zu arbeiten 102 Nanopartikel in Materialien einbauen 103 Nanoröhrchen in Drähte und Kabel verspinnen 103 Nanopartikel in Fasern einarbeiten 104 Teil II Anwendungen der Nanotechnologie 105 Kapitel 6 Elektronik im Nanometermaßstab 107 Mit Computerchips arbeiten 107 Kleinere Chips herstellen 108 Dinge mit FETs schalten 108 Transistoren aneinanderreihen 111 Speicherkapazitäten verbessern 111 Speichern mit einem Flash 112 Speicherelemente mit Memristoren bauen 113 Nickel einsetzen 113 Siliziumdioxid-Sandwiches verwenden 113 Magnetisierend 114 Verbindungen durch Licht herstellen 114 Displays verbessern 116 Nanodrähte in organischen Leuchtdioden verwenden 116 Displays biegsam machen 116 Den Leistungsverbrauch von Bildschirmen senken 117 Die Emissionen von Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwenden 118 Die Vorteile von Quantenpunkten ausnutzen 118 Alle Arten von Dingen mit Nanosensoren aufspüren 118 Das Potenzial von Nanosensoren gründlich betrachten 119 Wie Nanosensoren das machen, was sie machen 119 NEMS 122 Kapitel 7 Nanotechnologie in Ihrem Haus und Ihrem Auto 123 Festere Baustoffe herstellen 123 Fenster isolieren 123 Herstellung dünnerer Wände, die die Wärme halten 124 Versorgung des Hauses mit günstigen Solarzellen 125 Hausverkleidungen mit Schichten im Nanometerbereich schützen 125 Wände keimfrei halten 126 Fliesen legen mit einem selbstnivellierenden Nanowerkstoff 127 Beton mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen dauerhafter machen 128 Glänzende Ideen: Nanotechnologie und Elektronik 128 Reinigen mit der Nanotechnologie 129 Die Verwendung der Nanotechnologie in Autos 130 Ihr Auto durch die Sonne aufladen 131 Elektroautos und Hybridfahrzeuge mit Energie versorgen 132 Die Möglichkeiten von Wasserstoffbrennstoffzellen begreifen 132 Die Lackierung glänzend erhalten 132 Die Fensterscheiben von Autos behandeln 133 Die Reifen überprüfen 134 Autos mit einem geringeren Gewicht herstellen 134 Kapitel 8 Nanotechnologie in Ihrem persönlichen Leben 137 Schnittigere Sportartikel 137 Tennisbälle sprunghafter machen 137 Leichtgewichtige und leistungsfähige Schläger herstellen 138 Auf zum Golf 138 ... und mehr 139 Verbesserte Stoffe herstellen 139 Stoffe widerstandsfähig gegenüber Wasser und Schmutz machen 140 Stoffe herstellen, die Elektrizität erzeugen oder speichern 141 Wärmende Kleidung 142 Dank der Kleidung besser riechen 143 Stoffe mit einzigartiger Passform herstellen 143 Zum Nachtisch: Nahrungsmittel verbessern 144 Wie geht die Nahrungsmittelindustrie mit der Nanotechnologie um? 144 Nanomaterialien in der Verpackung von Lebensmitteln 145 Verunreinigungen entdecken 145 Die Eigenschaften von Nahrungsmitteln mit der Nanotechnologie ändern 146 Nanotechnologie beim Anbau von Lebensmitteln 147 Hautpflege, die Sie jung erhält 148 Vitamine und Nährstoffe für einen jugendlichen Schimmer 148 Der Jungbrunnen: Anti-Aging-Produkte 148 Sonnenmilch ohne das klebrige weiße Zeug herstellen 148 Kapitel 9 Den Umgang mit Medizin ändern 151 Keine Labortests erforderlich: Die Diagnose von Krankheiten in der Arztpraxis 151 Sensoren auf der Grundlage von Nanodrähten 152 Funktionalisierte Quantenpunkte zum Erkennen von Krankheiten 153 Mit funktionalisierten Nanopartikeln aus Eisenoxid den Schuldigen erkennen 154 Die medizinische Bildgebung verbessern 155 MRT mit Eisenoxid-Nanopartikeln 156 Mit Quantenpunkten aus Silizium zur Fluoreszenz gelangen 157 Medikamente effizienter verabreichen 158 Die Membranen von Zellen überwinden 158 Die richtige Stelle anpeilen 160 Nanopartikel und Mulitasking 161 Die tägliche Dosis überflüssig machen 162 Die Grippe stoppen 162 An der Hautoberfläche 163 Behandlungen 163 Mit Wärme erkrankte Zellen zerstören 164 Infektionen antimikrobiell behandeln 165 Etwas unternehmen, wenn sich unser Immunsystem gegen uns wendet 165 Die DNA auf die Reihe bringen 166 Die Verwendung von Nanorobotern 166 Kapitel 10 Mit der Nanotechnologie Energie sparen 171 Die großen Drei der Energietechnik: Erzeugung, Verteilung und Speicherung 171 Energie kostengünstiger erzeugen 172 Solarzellen aufmotzen 172 Brennstoffzellen mit der Nanotechnologie anfeuern 175 Die Verteilung der Energie verbessern 179 Drähte zum Singen bringen 179 Energie effizienter speichern 181 Die Arbeitsweise von Batterien verstehen 181 Elektronen mit Superkondensatoren speichern 184 Andere Energieformen 184 Kapitel 11 Die Umwelt verbessern 187 Die Luft reinigen 187 Reinigung der Luft mit Nanomaterialien 188 Kohlendioxid durch Nanotechnologie einfangen 188 Kohlendioxid in etwas Nützliches verwandeln 191 Durch Nanopartikel die globale Erwärmung in den Griff bekommen 192 Autos sauberer machen 193 Die Luft im Inneren des Hauses reinigen 194 Wasser reinigen 195 Das Problem verstehen 195 Verunreinigtes Grundwasser mit der Nanotechnologie reinigen 196 Ölteppiche beseitigen 198 Salzwasser trinkbar machen 198 Bakterien aus dem Trinkwasser entfernen 200 Kapitel 12 Star Wars: Die Nanotechnologie in der Raumfahrt und bei der Verteidigung 203 Weltraum: Am Rande des Universums 203 Die Raumfahrt durch leichtgewichtige Raumschiffe ankurbeln 203 Mit dem Weltraumlift aufsteigen 205 Selbstreparierende Raumanzüge 206 Mit Nanosensoren Astronauten gesund erhalten 207 Wasser (und mehr) auf anderen Planeten finden 207 Gehende Sensoren 207 Mit leichtgewichtigen Sonnensegeln durch den Weltraum segeln 209 Kleinere Raketen für Raumschiffe bauen 209 Die Nanotechnologie zur Verteidigung einziehen 210 Unsere Truppen mit Körperpanzern schmücken 210 Eine größere Effizienz durch Verformung 211 Noch mehr Energie speichern 213 Gefährliche Wirkstoffe erkennen 214 Seeleuten helfen, die Schraube am Schwirren zu halten 215 Leichtgewichtige, tragbare Energie erzeugen 215 Kugelsicheres Material biegsamer machen 216 Teil III Die Nanotechnologie und die Menschen 217 Kapitel 13 Nanotechnologie: Aspekte der Ethik, Sicherheit und Regulierung 219 Ethische Dilemmas ansprechen 219 Für immer leben 220 Güter aus dem Nichts erzeugen 221 Die richtige Wahl treffen 222 Organisationen, die sich mit Nanoethik beschäftigen 223 Sicherheitsfragen in den Griff bekommen 223 Beispiele für Sicherheitsfragen betrachten 224 Ein Überblick über Sicherheitsprogramme im Bezug auf die Nanotechnologie 225 Die behördliche Landschaft untersuchen 227 Die Notwendigkeit von Vorschriften verstehen 227 Ein Regelwerk für den Umgang mit der Nanotechnologie 227 In die Privatwirtschaft wechseln 229 Kapitel 14 Ausbildung und Karriere in der Nanotechnologie 231 Eine Ausbildung auf dem Gebiet der Nanotechnologie erhalten 231 Welcher Studiengang ist der richtige für Sie? 232 Welchen Abschluss können Sie dort machen, wohin Sie gehen wollen? 232 Duales Studium 233 Der Studiengang Nanowissenschaften an Universitäten 234 Eine Karriere in der Nanotechnologie planen 234 Wo liegt der Bedarf? 235 Karrieremöglichkeiten ausführlich betrachten 236 Wie viel können Sie verdienen? 237 Die Wünsche der Arbeitgeber verstehen 239 Verzweifelt gesucht: Ratschläge für Arbeitgeber 240 Teil IV Der Top-Ten-Teil 241 Kapitel 15 Zehn Webseiten, um die Nanotechnologie besser zu verstehen 243 UnderstandingNano 243 nanoTruck 244 DaNa 2.0 245 Foresight Institute 246 Zwerge erobern die Welt 247 Deutscher Verband Nanotechnologie 247 Wissenschaft aktuell 248 Swiss Nano Cube 249 nanospots 250 Nanothriller 251 Kapitel 16 Nanowissenschaften studieren 253 Universität Kassel – Nanostrukturwissenschaften 253 Universität Karlsruhe – Nanoelektronik 254 Technische Universität Ilmenau – Mikro- und Nanotechnologie 255 Technische Universität Braunschweig – Nano-Systems-Engineering 256 Universität Hamburg – Nanowissenschaften 257 Universität des Saarlandes – Mikrotechnologie und Nanostrukturen 258 Technische Universität Chemnitz – Micro and Nano Systems 258 Universität Bayreuth – Polymer- und Kolloidchemie 259 Leibniz Universität Hannover – Nanotechnologie 259 Technische Universität Kaiserslautern – Nanotechnologie und Nanobiotechnologie 262 Kapitel 17 Zehn interessante Nanotechnologie-Forschungseinrichtungen 263 Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS) 263 Leistungszentrum Nachhaltigkeit Freiburg 264 Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik 266 Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) 266 Joint Research Centre (JRC) 268 London Centre of Nanotechnology (LCN) 269 Forschungseinrichtungen bei Hewlett-Packard (HP) 270 ARC Centre of Excellence for Functional Nanomaterials (ARCCFN) 272 Cornell NanoScale Science & Technology Facility (CNF) 273 Center for the Environmental Implications of Nanotechnology (CEINT) 274 Glossar 277 Stichwortverzeichnis 281

Autorenportrait

Earl Boysen ist der Gründer von UnderstandingNano.com und hat über 20 Jahre als Ingenieur in der Halbleiter-Industrie gearbeitet. Nancy Boysen hat mehr als 60 Bücher über Technik geschrieben und betreibt die Website TechSmartSenior.