Viel der derzeitigen Nanotechnologie Forschung weltweit konzentriert sich auf diese Nanoröhren. Wissenschaftler haben vorgeschlagen sie für eine ganze Reihe von Anwendungen zu benutzen: in den hochelastischen, sehr leichten Kabeln, die für einen Weltraumaufzug benötigt werden; als molekulare Drähte für Elektronik auf Nano-Größe; eingebettet in Mikroprozessoren um dabei zu helfen Hitze abzuleiten; und als winzige Stäbchen und Zahnräder in Maschinen , nur um einige zu nennen. 

Nanoröhren spielen eine führende Rolle in der Forschung am NASA Ames Center for Nanotechnology (CNT). Das Zentrum wurde 1997 gegründet und beschäftigt derzeit etwa 50 Vollzeit Forscher. 

"[Wir] versuchen uns auf Technologien zu konzentrieren, die in einigen Jahren bis Jahrzehnten zu nützlichen Produkten führen könnten," sagt CNT Direktor Meyya Meyyappan. "Zum Beispiel schauen wir wie Nano-Materialien für fortschrittliche Lebenserhaltung, DNA Sequenzer, Ultra leistungsstarke Rechner und winzige Sensoren für Chemikalien oder sogar Krebs genutzt werden könnten."  

Eine chemischer Sensor, der dort entwickelt wurde, soll nächstes Jahr mit einer Navy Rakete ins All geschickt werden. Dieser winzige Sensor ist in der Lage so niedrige Konzentrationen wie 1 Teil in einer Milliarde spezifischer Chemikalien zu erkennen -- wie toxische Gase -- was ihn sowohl für die Weltraumforschung als auch die Verteidigung auf der Erde einsetzbar macht. CNT hat auch einen Weg entwickelt Nanoröhren dazu zu nutzen Mikroprozessoren in PCs zu kühlen. Eine wirkliche Herausforderung, da die Prozessoren immer Leistungsfähiger werden. Diese Kühltechnik wurde von einer neuen Firma, genannt Nanoconduction in Santa Clara, Kalifornien, lizenziert und Intel hat sogar schon sein Interesse daran bekundet, sagt Meyyappan.

Entwerfen der Zukunft

Wenn diese kurzfristigen Einsatzmöglichkeiten eindrucksvoll erscheinen, sind die langfristigen Möglichkeiten wirklich verblüffend. 

Das NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC), eine unabhängige NASA-Finanzierte Organisation, die sich in Atlanta, Georgia befindet, wurde gegründet um in die Zukunft gerichtete Forschung radikaler Weltraumtechnologien zu betreiben, die 10 - 40 Jahre bis zu ihrer Verwirklichung benötigen werden.  

Zum Beispiel ist kürzlich genehmigtes Kapital für die NIAC für eine Machbarkeitsstudie über Herstellungsprozesse in Nano-Maßstäben -- mit anderen Worten, die Nutzung einer gewaltigen Anzahl mikroskopisch kleiner Maschinen um jedes beliebige Objekt Atom für Atom zusammenzusetzen.  

Diese Finanzierung wurde von Chris Phoenix vom Center for Responsible Nanotechnology gewonnen.

In seinem 112-seitigen Bericht erklärt Phoenix, dass solch eine "Nano-Fabirk" etwa Raumschiffteile mit hoher Präzision produzieren könnte, indem jedes Atom im Objekt genau an der Stelle platziert wird an die es gehört. Das resultierende Teil wäre extrem stark und seine Gestalt wäre bis auf ein Atom genau, verglichen mit dem idealen Design. Ultraglatte Oberflächen benötigten keine Politur oder Schmierung und es würde so gut wie kein Verschleiß auftreten. Solch hohe Präzision und Verlässlichkeit von Raumschiffteilen stehen an höchster Stelle, wenn das Leben der Astronauten auf dem Spiel steht.  

Auch wenn Phoenix einige Konstruktions-Ideen für eine Nanofabrik in seinem Report skizziert hat, gibt er zu, dass -- wegen Mangel an Geldern für ein "Nanhatten Projekt", wie er es nennt -- eine funktionierende Nanofabrik noch Jahrzehnte, wenn nicht noch weiter,  in der Zukunft liegt. 

Unter Verwendung eines Ansatzes der Biologie, erforscht Constantinos Mavroidis, Direktor des Computational Bionanorobotics Laboratory an der Northeastern University in Boston, eine alternative Herangehensweise an die Nanotechnologie:

Anstatt von Null aus zu starten, verwenden Mavroidis's NIAC-Finanzierte Untersuchungen schon funktionierende, molekulare "Maschinen", die in allen lebenden Zellen vorhanden sind: DNA Moleküle, Proteine, Enzyme, usw. 

Geformt durch die Evolution in Millionen von Jahren, haben sich diese Moleküle bereits sehr gut daran angepasst, Materie auf molekularer Ebene zu manipulieren -- weshalb es einer Pflanze möglich ist, Luft, Wasser und Schmutz zu kombinieren und daraus eine fruchtige Beere zu produzieren und der Körper eines Menschen die Kartoffeln vom Vortag, heute in neue rote Blutkörperchen umwandeln kann. Diese Neuanordnung von Atomen, die diese Leistungen ermöglicht wird durch hunderte spezialisierter Enzyme und Proteine durchgeführt und DNA beherbergt den Code um sie herzustellen. 

Die Verwendung dieser "Vor-Gefertigten" molekularen Maschinen -- oder deren Nutzung als Ausgangspunkt für neue Designs -- ist eine populäre Herangehensweise an die Nanotechnologie, genannt "Bio-Nanotech". 

"Warum das Rad neu erfinden?" sagt Mavroidis. "Die Natur hat uns all diese großartige, raffinierte Nanotechnologie innerhalb der lebenden Dinge gegeben, warum sollten wir sie nicht nutzen -- und versuchen etwas davon zu lernen?"  

Diese spezifische Nutzung der Nanotechnologie, die Mavroidis in seinen Studien vorschlägt, ist sehr futuristisch. Eine Idee beinhaltet die Bedeckung, mit einer Art "Spinnennetz" aus haarfeinen Röhren, bepackt mit Bio-Nanotech Sensoren, eines einige Dutzend Kilometer umfassenden Gebiets um so die Umgebung eines fremden Planeten mit vielen Details zu erfassen. Ein anderes Konzept, welches er vorschlägt, ist eine "zweite Haut" für Astronauten die, unter dem Anzug getragen, Bio-Nanotech dazu nutzen würde Strahlung zu erkennen, die den Anzug durchdringt und darauf zu reagieren, indem sie schnell Risse und Löcher versiegeln würde.   

Futuristisch? Sicher. Möglich? Vielleicht. Mavroidis gibt zu, dass solche Technologien wahrscheinlich noch Jahrzehnte in der Zukunft liegen, und dass die heutige Technologie wahrscheinlich sehr verschieden von dem sein wird, was wir uns heute vorstellen. Trotzdem, sagt er, dass er glaubt, dass es wichtig ist heute mit der Überlegung zu beginnen, was Nanotechnologie vielleicht in den kommenden Jahren ermöglichen wird. 

Nimmt man an, dass das Leben selber, auf eine Art und Weise, das ultimative Beispiel von Nanotechnologie ist, sind die Möglichkeiten in der Tat sehr aufregend. 

Autor: Frank Erhardt
Science@NASA - Deutsche Version