Wie funktioniert Nano?

Wichtigster Unterschied von Nanopartikeln zu größeren Partikeln ist, dass sie schneller und heftiger mit anderen Stoffen reagieren. Man kann beispielsweise beobachten, dass vorher wasserunlösliche Stoffe plötzlich löslich werden. Ihr Verhalten ändert sich also stark. Der Grund für diese Eigenschaften liegt unter anderem in der sehr viel größeren Oberfläche der Nanomaterialien. Diese bietet eine viel größere Angriffsfläche für andere Stoffe.

Nano-Oberflächenvergrößerung; Bild: BUND


Die extrem kleinen Abmessungen der Partikel sorgen auch dafür, dass sich ihre Eigenschaften plötzlich und sprunghaft ändern. Man spricht hier von „quantenmechanischen“ Effekten. Auf einmal wird ein Stoff zum Beispiel elektrisch leitend, obwohl er in Form etwas größerer Partikel eben noch nicht-leitend war.

Macht man aus größeren Partikeln immer kleinere, kann man außerdem beobachten, dass eigentlich für den Stoff typische Eigenschaften immer weiter in den Hintergrund treten und stattdessen andere Merkmale auftreten. So verliert Gold seinen typischen Metallglanz, wenn es in Form von Nanoteilchen vorliegt. Lösungen dieser Goldpartikel erscheinen in Abhängigkeit von der Größe zum Beispiel rot, grün oder braun. Dasselbe Verhalten zeigt auch Cadmiumselenid, eine Verbindung aus einem Schwermetall und einem Halbmetall, die sich aber ansonsten deutlich von Gold unterscheidet. Die neuen Merkmale können also bei verschiedenen Stoffarten plötzlich die gleichen sein.

Dadurch ist es möglich, Stoffe für technische Anwendungen „maßzuschneidern“. Dass neben erwünschten Eigenschaften natürlich auch unangenehme Überraschungen auftreten können, muss dabei entsprechend berücksichtigt werden. Manche Nanopartikel sind aufgrund ihrer Winzigkeit in der Lage, in Körperzellen und sogar Zellkerne einzudringen.