Richard Feynmans einnehmender Titel seines Vortrags aus dem Jahr 1959 "There’s plenty of room at the bottom – (Es ist noch viel Platz nach unten)“ ist heute genauso zutreffend wie vor einem halben Jahrhundert. Er stellte eine Vision von einer wissenschaftlichen Welt vor, die kleiner ist als wenige Milliardstel eines Meters und zu jener Zeit weit entfernt von technologischen Möglichkeiten und Anwendungen war. Allerdings eröffnete er Denkweisen in Richtung der Schaffung neuer wissenschaftlicher Disziplinen, die heute Nanowissenschaften und Nanotechnologie genannt werden. Die Vorsilbe "Nano" bezieht sich nicht nur auf die extrem kleinen Teilchen, sondern steht auch für die Integration der klassischen Physik, Chemie, Biologie und Ingenieurwissenschaften, um eine interdisziplinäre Wissenschaft zu bilden, die weitreichende Folgen für Umwelt und Gesellschaft hat.
Die wissenschaftliche Forschung gewinnt mehr und mehr Erkenntnisse über ein System, dessen Technologie für die Entwicklung praktischer Anwendungen verwendet werden kann. Auf der Nanometer-Skala gibt es unerreichte Möglichkeiten zur Entwicklung von funktionalen Objekten und Techniken in Gebieten, die von Nanoelektronik, nanoskalige Sensoren und neuartigen Datenspeicher bis zu neuartigen Materialien und Beschichtungen, Kosmetika, Brennstoffzellen, Katalysatoren, Pharmazeutika und medizinischen Implantaten reichen. Die Eigenschaften und Phänomene, die diese Objekte aufweisen, entstehen gerade, weil sie sehr klein sind und in einer Umgebung vorkommen, in der die Gesetze der Physik in ungewohnter Weise wirksam werden. Heute ist die volle Tragweite der vielen experimentellen Ergebnisse nicht immer ersichtlich, und wie viele von ihnen zu Anwendungen in der Zukunft führen werden, ist unklar. Das Potenzial ist vielleicht nur durch unsere eigene Vorstellungskraft begrenzt. Die Fähigkeit, Nanoobjekte herzustellen, zu bewegen und zu erkennen geben uns einen faszinierenden Einblick in einen spannenden Bereich interdisziplinärer Forschung, die den Mittelpunkt dieses Symposiums bildet: Funktionelle Nanowissenschaften.
Eine der wichtigsten Herausforderungen der Nanowissenschaft und-technologie in den nächsten Jahrzehnten ist die präzise Positionsregelung von Material auf der Nanoskala, die zum Beispiel die Herstellung und Manipulation einzelner Moleküle ermöglicht. Top-down-Ansätze, wie Lithografie oder Bottom-up, wie in biologischen Systemen, kombiniert mit Bildgebungs- und Manipulationstechniken wie STM und optischen Pinzetten, ermöglichen es den Wissenschaftlern Einblicke in das Verhalten zu bekommen und Materie auf der Nanometerskala zu steuern.
In der Natur gibt es komplexe, hocheffiziente und hochoptimierte Systeme wie biologische Zellen, die demonstrieren, wie Materie und Energie auf der Nanometerskala gesteuert werden können. Ein höheres Maß an Verständnis dafür, wie biologische Systeme organisiert sind und arbeiten, wird nicht nur unser Wissen über Lebewesen vermehren, sondern auch zu Anwendungen in anderen Bereichen der Nanowissenschaften führen. Dies wird nicht nur unsere Fähigkeit funktionelle Materialien herzustellen fördern, sondern verspricht auch Lösungen für allgemeinere Probleme, beispielsweise im Energie- und Gesundheitswesen.
Dieses Symposium zu "Funktionelle Nanowissenschaften" bringt Experten aus diesem Gebiet zusammen mit dem Ziel, neue Ansätze und Ergebnisse unter Berücksichtigung folgender Aspekte der Nanowissenschaften und Nanotechnologien vorzustellen und zu diskutieren:
• Selbstorganisation / Molekulare Selbstmontage
• Molekulare Motoren und Transport
• Selbst-replizierende biomimetische Systeme
• Quantum-Effekte
• Molekulare Magnete
• Bildgebung
• Manipulation von Molekülen auf atomarem Niveau / Einzelmolekül-Reaktionen
Martin G. Hicks und Carsten Kettner, Beilstein-Institut, Frankfurt am Main
E-Mail: symposia@beilstein-institut.de