Faszination Nanowelten Faszination Nanowelten

Betrachtet man in einer groben Gliederung die zeitliche
Entwicklung der beherrschten Größenordnungen
in den drei Disziplinen Biologie, Chemie, Physik
(S. 4, Abb. 1), so erkennt man drei verschiedene Strategien.
• Top-down: Durch fortschreitende Miniaturisierung
gelingt es immer komplexere und kleinere Strukturen
(beispielsweise in der Mikroelektronik) zu
entwickeln.
• Bottom-up: Mit gezieltem Aufbau hochmolekularer,
funktionaler chemischer Verbindungen werden
in der Schichttechnologie (Lotoseffekt), Sensorik,
Membrantechnik oder der Katalyse große Fortschritte
erzielt.
• Selbstorganisation: Hier wird versucht, die in der
Natur vorfi ndbaren Strukturen und Abläufe, wie
z. B. die Photosynthese, nutzbar zu machen und auf
technische Systeme zu übertragen. Diese biologisch-technischen
Hybridsysteme könnten vor
allem in der Humanbiologie zum Einsatz kommen
(Bsp.: künstliche Retina).
In der „Nanometerwelt“, dem Bereich von 1 bis 100
Nanometer, treffen sich die Fachbereiche zu einem
interdisziplinären Zusammenspiel, ohne das Forschungsarbeit
hier nicht mehr gelingen kann.
Als interdisziplinärer Treffpunkt, nicht nur für
Physiker, Chemiker, Biologen und Ingenieure, ist die
Nanotechnologie auch ein starkes, weil lebenswirkliches
Motiv für eine überfachliche Zusammenarbeit
in Schulen. Das zweckgerichtete und reproduzierbare
Eindringen in physikalische Welten, deren Dimensionen
und Gesetzmäßigkeiten sich unserer unmittelbaren
Anschauung entziehen, erfordert eine geistige
Bewältigung unter Beteiligung aller Disziplinen, nicht
nur der naturwissenschaftlichen.
Die Nanotechnologie ist mit seinem grundsätzlich
interdisziplinärem Charakter eine genuine Plattform
für „fachübergreifenden Fachunterricht“.
Ganz „nebenbei“ bietet das Thema weitere wichtige
didaktische Vorzüge:
Aktualität, Zukunftsweisung und Öffentlichkeitswirksamkeit
der Nanotechnologie sind starke Motive
für einen zeitgemäßen naturwissenschaftlichen
Unterricht. Die Forschung ist auf dem Weg, den
Nanokosmos für Innovationen unseres Jahrhunderts
zu erschließen und zu nutzen. Wegen ihrer bedeutsamen
Einfl üsse und Auswirkungen auf die wirtschaftlich-technologische
und damit sozialpolitische
und kulturelle Entwicklung unserer Gesellschaft ist
sie ein gewichtiges Element naturwissenschaftlicher
Allgemeinbildung.
Die Nanotechnologie und die Informationstechnologie
bedingen und befruchten sich gegenseitig.
Zugang zur Nanowelt, Darstellung und Manipulation
ihrer Objekte sind ohne Nutzung moderner Medien
nicht denkbar. Das Thema fördert zwangsläufi g eine
problemgerechte Einbindung moderner Medien im
mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht.
Die Schau in die Nanowelt wirft erneut erkenntnistheoretische
Fragen auf, wie sie zu Anfang des 20.
Jahrhunderts mit der Entdeckung der Quantentheorie
die wissenschaftliche Welt herausforderten. Mit
der stetigen Verkleinerung eines Maßstabs werden
nicht nur Gültigkeitsgrenzen von physikalischen
Gesetzen überschritten. Auch das, was dort eigentlich
ist, entzieht sich gewohnter Vorstellung. Die „Abbildungen“
eines Rastertunnelmikroskops von der
Nanowelt sind ein suggestives Konstrukt von häufi g
ästhetischem Reiz. Wissenschaft erhält damit – wie
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