national center of competence in research “nanoscale science” nanowissenschaften Übersicht

National Center of Competence in Research“Nanoscale Science”

Nanowissenschaften

ÜBERSICHT

NFS Nanowissenschaften - Übersicht - Februar 20052

Was sind Nanowissenschaften?

• Nanos, griech. Zwerg• Vorsilbe „nano“ ist die Abkürzung für den Milliardsten

Teil– 1 Nanometer ist ein Milliardstel Meter

• Forschung, die sich mit Strukturen im Nanometer -Maßstab befasst


Wie gross ist ein Nanometer?

• 1 Nanometer ist ein Milliardstel Meter oder ein Millionstel Millimeter

1mm


Mit welchen Strukturen beschäftigen sich Nanowissenschaftler?

• Menschliches Haar: 50-70 m(50‘000-70‘000 nm)

• Frischhaltefolie: 11 –14 m(11‘000 –14‘000 nm)

• Bakterium: 1 – 10 m (1000 – 10‘000 nm)

• Atome: 0.3 nm


Nanowissenschaften

• Einzelne Atome und Moleküle sind die Untersuchungsobjekte

• In der Nanowelt herrschen andere Gesetze• Im Nanometerbereich verschmelzen die Grenzen der

klassischen Disziplinen Physik, Chemie und Biologie• Schon heute Produkte, die auf Nanowissenschaft

basieren, auf dem Markt


Die Natur als Vorbild

• Lotuseffekt

• Nanomaschinen


Vorstoss in die NanoweltVorstoss in die Nanowelt


Neue Mikroskope eröffnen die Nanowelt

• Wissenschaftler um Gerd Binning, Heinrich Rohrer und Christoph Gerber (IBM) entwickeln 1981 das Rastertunnelmikroskop

• Erfindung wurde 1986 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet

• Prinzip:– feine Messsonde tastet die Struktur der

Oberfläche ab– erzeugt so ein Abbild der Oberfläche

• Rasterkraftmikroskope wurden 1986 entwickelt

• An der Uni Basel optimiert


Rasterkraftmikroskop

Laser- strahlDetektor

Probe

AtomarscharfeSpitze

Rastereinheit

Brillenglas


Breiter Einsatzbereich

• Rastersondenmikroskope benötigen keine wesentliche Probenvorbereitung– Auch Biomoleküle können in ihrer natürlichen

Umgebung beobachtet werden– Verschiedene physikalische und chemische

Parameter sind messbar• Rastersondenmikroskope können auch als Werkzeug

dienen

Fe-Atome auf Cu-Einkristall

Oberfläche einer CD


Nationaler Forschungsschwerpunkt Nanowissenschaften

• Langfristig angelegtes, interdisziplinäres Forschungsprogramm • Universität Basel ist Kompetenzzentrum• Netzwerk aus Hochschul- und Forschungsinstituten und

Industriepartnern

• Impulse für Lebenswissenschaften, Nachhaltigkeit, Informations- und Kommunikationstechnologie geben

Universität Basel, IBM Forschungslaboratorium Rüschlikon, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), Universität Neuchâtel, Universität Zürich, Swiss Center for Electronics and Microtechnology Neuchâtel (CSEM), Paul Scherrer Institute Villigen (PSI), Fachhochschule beider Basel (FHBB)


Eckdaten

• Offizieller Beginn: Juni 2001• Anzahl akademischer Mitarbeiter etwa 200• Disziplinen: Physik, Chemie, Biologie, Medizin,

Informationstechnologie,

Ingenieurwissenschaften

• Gesamtbudget pro Jahr (2001-2005): 16.0 Million Sfr– Universität Basel: 5.5 Million Sfr– Bund: 4.8 Million Sfr– Netzwerkpartner: 4.6 Million Sfr– Drittmittel: 1.1 Million Sfr

• Leading House: Universität Basel• Netzwerkpartner: IBM Forschungslaboratorium Rüschlikon,

ETH Zürich, EPF Lausanne, Universität Neuchâtel, CSEM Neuchâtel, Paul Scherrer Institute, FHBB, Universität Zürich


Forschungsprojekte im NFS

I. NanobiologieProf. Andreas Engel (Uni Basel)Prof. Ueli Aebi (Uni Basel)

II. QuantumcomputerProf. Daniel Loss (Uni Basel)Prof. Klaus Ensslin (ETH Zürich)

III. Atomare und Molekulare Nanosysteme Prof. Dr. Ernst Meyer (Uni Basel)Prof. Hans-Josef Hug (Uni Basel, EMPA)

IV. Molekulare ElektronikProf. Dr. Christian Schönenberger (Uni Basel)Dr. Thomas Jung (PSI)

V. Funktionale Materialien durch hierarchische SelbstorganisationProf. Francois Diederich (ETH Zürich)Prof. Wolfgang Meier (Universität Basel)


Noch viel zu entdecken

• Im NFS vor allem Grundlagenforschung• Mit zunehmendem Verständnis über die Grundlagen und Gesetzmässigkeiten

der Nanowelt kommt vermehrt die Entwicklung von Technologien und Anwendungen

• Studiengang Nanowissenschaften an der Uni Basel

www.nccr-nano.org

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