Nanocoating

Die Schaffung von Know-how und Infrastruktur zum gezielten Design von funktionalen Oberflächen im Nanometerbereich auf Strukturbauteilen und Funktionselementen steht bei diesem Schwerpunkt im Vordergrund. Derzeit finden erste Abstimmungen über eine mögliche Errichtung eines NanoCoating Zentrums in Leoben/Niklasdorf statt.

Insgesamt soll die Steiermark auf dem Gebiet des gezielten Oberflächendesigns und dessen wirtschaftlicher Umsetzung eine internationale Spitzenposition erlangen.

Folgende wissenschaftliche und technologische Ziele werden verfolgt:

• Chemisches Design von Oberßächen und dünnen Schichten (Coatings) im Nanometerbereich
• Mikrostrukturdesign im Nanometerbereich
• Design der Morphologie und Topographie im Nanometerbereich

Organische- und Nanoelektronik, Nanophotonik

Seit mehr als 10 Jahren bilden die Aktivitäten der Technischen Universität Graz (TU Graz), der JOANNEUM RESEARCH und der Karl-Franzens-Universität Graz (KFU) einen regionalen Nanotechnologieschwerpunkt im Forschungs- und Technologiebereich „Organische Elektronik“. Die erzielten Forschungsergebnisse zählen international zu den Spitzenleistungen in der Grundlagenforschung und der Angewandten Forschung und Entwicklung. Die Leistungsfähigkeit des Forschungs- und Technologiebereiches „Organische Elektronik“ wird dadurch dokumentiert, dass derzeit bereits mehr als 100 Mitarbeiter sich in den genannten Institutionen mit „Organischer Elektronik“ beschäftigen, vorwiegend über Drittmittel finanziert.

Erfolgreich abgeschlossene und laufende Großprojekte wie der Spezial-Forschungsbereich Elektroaktive Stoffe (abgeschlossen), das Christian-Doppler-Laboratorium für Neuartige Funktionalisierte Werkstoffe (Technische Universität Graz, JOANNEUM RESEARCH, AT&S AG; abgeschlossen), das laufende Projekt ISOTEC der österreichischen Nanoinitiative, das im Sommer begonnene Christian-Doppler-Pilotlabor für Nanokomposit-Solarzellen (Technische Universität Graz, NanoTecCenter Weiz, Isovolta AG) sowie eine Reihe von durch den FWF und FFG geförderten und von der Wirtschaft beauftragten F&E-Projekten zeigen die breite wissenschaftliche Kompetenz sowie die Umsetzungspotenziale.

Die am Standort Steiermark durch die Partner repräsentierten Kompetenzen reichen von der

• Materialsynthese (Vizerektor Univ.-Prof. DI Dr. Stelzer, Univ.-Prof. DI Dr. Slugovc, Univ.-Prof. DI Dr. Trimmel - Technische Universität Graz), über die
• Charakterisierung (Univ.-Prof. DI Dr. Hofer, Univ.-Prof. DI Dr. Resel, Univ.-Prof. DI Dr. Winkler – Technische Universität Graz; Univ.-Prof. Dr. Glatter, Univ.-Prof. Dr. Ramsey, Univ.-Prof. Dr. Netzer – Karl-Franzens-Universität Graz), die
• Prozessierung (Univ.-Prof. Dr. Krenn - JOANNEUM RESEARCH, Inst. für Nanostukturierte Materialien und Photonik; Univ.-Prof. DI Dr. Emil List, DI Helmut Wiedenhofer -NanoTecCenter Weiz Forschungsgesellschaft mbH) bis hin zur
• Simulation (Univ.-Prof. Dr. Karin Zojer, Univ.-Prof. Dr. Schürrer, Univ.-Prof. Dr. Egbert Zojer) und
• Herstellung von Bauteilen (Univ.-Prof. DI Dr. Trimmel - Technische Universität Graz; Univ.-Prof. Dr. Krenn - JOANNEUM RESEARCH, Inst. für Nanostukturierte Materialien und Photonik; Univ.-Prof. DI Dr. Emil List, DI Helmut Wiedenhofer - NanoTecCenter Weiz Forschungsgesellschaft mbH).

Der Bereich der Nanoelektronik (Univ.-Prof. DI Dr. Pribyl) soll in den kommenden Jahren aufgrund seiner wirtschaftlichen Bedeutung im Rahmen des Netzwerkes neu aufgebaut werden und die bisherigen Aktivitäten ergänzen. Hintergrund: Die typischen Strukturgrößen in der Halbleiterelektronik konnten in den letzten Jahre, vor allem durch Weiterentwicklung existierender Strukturierungsmethoden ständig verkleinert werden, sodass zwischenzeitlich Strukturbreiten von 45 Nanometern in den Feldeffekttransistoren der hochentwickelten Halbleiterbauelemente ("Chips") eingesetzt werden. Diese Entwicklungen geben dem Feld den Namen Nanoelektronik. Nicht nur der angesprochene Fortschritt der Strukturierungstechniken, sondern auch die Entwicklung neuer Konzepte ermöglicht es, elektronische Funktionalitäten mit gänzlich neuartigen Bauelementen wie dem Ein-Elektronentransistor auf Basis von Quantendots, dem Quantendraht-Transistor auf Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Transistoren aus einzelnen organischen Molekülen zu realisieren oder Sensorsysteme, die auf ultradünnen nanokristallinen Schichten bestehen, zu realisieren.

Bionanotechnologie

Dieser Schwerpunkt findet sich im BioNanoNet (http://www.bionanonet.at) einem „Sub-Netzwerk" von NANONET-Styria wieder. Auf dem Gebiet des Drug-Development wird innovative, interdisziplinäre Forschung betrieben und es werden innerhalb des Netzwerks neue Wirkstoffe, Wirk- und Applikationsstrategien unter Zuhilfenahme und Weiterentwicklung von Nanotechniken erarbeitet. Das BioNanoNet setzt die Nanotechnologie als vielversprechende Möglichkeit der Wirkstoffapplikation neuer Substanzen sowie deren Charakterisierung ein, wobei der Verwendung nanostrukturierter Materialien im Bereich des Drug-Delivery eine zentrale Rolle eingeräumt wird. Diese Bestrebungen sollen mittelfristig zu neuen Wirkstoffen bzw. zu neuen Behandlungsstrategien von chronisch-degenerativen und infektiösen Krankheiten führen.

Nanoanalytik

Um die besonderen Struktur-Funktionsbeziehungen von Nanomaterialien verstehen zu können, sind vor allem Strukturuntersuchungsmethoden (Verfahren mit integraler und mit ortsaufgelöster Information) aber auch Wechselwirkungsstudien zwischen kleinsten Teilchen von großer Bedeutung. Der spezifische Schwerpunkt Nanoanalytik liegt daher in der Stärkung, Koordination und Weiterentwicklung der Analytikmethoden im Bereich der Nanotechnologie. Dies geschieht in Form eines Methodenverbundes auf dem Bereich der Nanoanalytik in der Steiermark und dessen Sichtbarmachung nach außen, Kontaktstelle für Industrieanfragen (Nanoanalytik-Netzwerk), Methodenentwicklung, Neueinführung bzw. Weiterentwicklung von speziellen Methoden der Nanoanalytik, Geräteentwicklung in Zusammenarbeit mit primär steirischen Firmen, aber auch mit nationalen und internationalen Unternehmen mit dem Ziel der späteren Erzeugung und Vermarktung durch den/die industriellen PartnerInnen.

Nanomagnetismus

Nanomagnetismus ist ein technologieträchtiges Feld (Datenspeicherung) mit großem Potenzial in der Werkstoffforschung. Die Aktivitäten im Netzwerk sollen, ausgehend von der Grundlagenforschung, eine Impulswirkung auf mögliche Anwendungen erreichen und somit durch verstärkte und auf Anwendung fokussierte Forschung ansässige Firmen verschiedener Bereiche (elektronische Bauelemente, Halbleiter, Sensoren) für eine Überleitung von Forschungsergebnissen in praktische Anwendungen motiviert werden.

Wichtige Forschungsfelder sind

• magnetische Legierung mit Gedächtnis-Effekt,
• nanoporöse Materialien, die durch Füllung mit io¬nenleitenden Flüssigkeiten elektrisch veränderbare magnetische Eigenschaften aufweisen,
• magnetostriktive Werkstoffe, deren Effi¬zienz durch Nanostrukturierung erhöht werden kann,
• Ferrofluide mit Einsatz im Maschinenbau (z.B. Magnetlager) und auch
• magnetische Nanopartikel in der Medizintechnik mit Anwendungen in der Krebstherapie und der Kernspintomographie

Nanogrowth

Bei nanostrukturierten funktionalen Schichten werden deren elektrische, optische, magnetische und tribologische Eigenschaften zunehmend durch die Schichtoberflächen bestimmt. Somit kommt der Untersuchung der Oberflächenmorphologie einschließlich der Erkundung der zugrunde liegenden atomaren und molekularen Diffusionsprozesse eine zunehmende Bedeutung in der Nanostrukturforschung zu. Es hat sich in der Vergangenheit gezeigt, dass es nicht mehr ausreicht, eine umfassende Analyse der Oberflächenmorphologie auf der Nanometerskala nach der Schichtabscheidung oder Schichtmodifikation mit den modernsten mikroskopischen und Streumethoden durchzuführen. Für die gezielte Optimierung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen funktionaler Schichten ist somit die möglichst genaue Kenntnis der beim Schichtwachstum ablaufenden Prozesse von zentraler Bedeutung Diese Prozesse lassen sich am besten durch die in situ Charakterisierung, also während der Schichtabscheidung ermitteln.

Ziel des zu schaffenden Leuchtturms „Nanogrowth“ ist es, die in der steirischen Forschungslandschaft vorhanden Aktivitäten zum in situ Studium von Schichtwachstumsprozessen zu bündeln und die Anschaffung entsprechender Infrastruktur (insbesondere eines LEEM/PEEM Geräts an der MUL) vorzubereiten.

Internationalisierungsaktivitäten

Gestützt werden die Bemühungen um Internationalisierung durch die, auch in der gesamteuropäischen Forschungspolitik, immer stärkere Betonung eines europäischen Forschungsraumes, die unter anderem eine intensivere Abstimmung der einzelnen nationalen Forschungspolitiken und die Nutzung von komplementären Fähigkeiten und Kompetenzen umfasst.

Neben den „klassischen" Partnerländern für Forschungskooperation wird den Ländern Mittel- und Osteuropas besonderes Augenmerk geschenkt. Technik und Innovation werden im Aufholprozess als positiv wirkende Multiplikatoren gesehen. Mit einigen dieser Länder gibt es bereits jetzt Beziehungen und Kontakte, die es aber zu verstärken gilt. Der Brückenschlag zwischen den derzeitigen EU-Mitgliedsstaaten und den Beitrittsländern stellt eine besondere Herausforderung dar; wobei beide „Seiten" aus einem derartigen Prozess Nutzen ziehen. Auch Bemühungen von Regionen wie der Steiermark und ihren direkten Nachbarn zur Schaffung einer „Zukunftsregion" sind ein Teil der Anstrengungen zur Bildung eines gesamteuropäischen Verständnisses.

Die Erstellung einer Kontakt- und Forschungsstättendatenbank aus dem Bereich der EU-Zukunftsregion, Russland, Ukraine und Weißrussland, im Frühjahr 2005, stellte einen wesentlichen Schritt zur Optimierung der Zugänglichkeit von Daten für die Mitglieder von NANONET-Styria um in Zukunft verstärkt Kooperationen mit diesen Ländern einzugehen.

Awareness / Disseminierung / Öffentlichkeitsarbeit

Durch die Organisation und Durchführung von verschiedenen, öffentlichkeitswirksamen Maßnahmen wird das allgemeine Bewusstsein für das Thema „Nanotechnologie" gestärkt und in weiterer Folge klar in der breiteren Öffentlichkeit verankert.

Unternehmen, die derzeit noch keinen Zugang zum Thema haben, werden über Möglichkeiten, aber auch über Hindernisse objektiv informiert. Als unabdingbare Voraussetzung für die Anwendung von nanotechnologischen Erkenntnissen in KMUs ist sowohl die grundlegende Bewusstseinsbildung für die Thematik als auch die Disseminierung von Forschungsergebnissen und Technologie-Know-how zu nennen.

Ein wesentlicher Aspekt ist die Sichtbarmachung der steirischen Kompetenzen über die Grenzen der Region hinaus und damit verbunden eine Verbesserung der Möglichkeiten. Dies alles dient letztlich einer inhaltlichen und auch wirtschaftsrelevanten Förderung der Thematik und damit verbunden eine Verbesserung der wirtschaftlichen Möglichkeiten.

Gesundheitsrisiken, Umweltrisiken und gesellschaftliche Aspekte der Nanotechnologie

NANONET-Styria beschäftigt sich seit seiner Gründung mit dem Themenkreis Gesundheitsrisiken, Umweltrisiken und gesellschaftliche Aspekte der Nanotechnologie. Zur Koordination der entsprechenden Aktivitäten wurde ein interdisziplinäres Projekt durch das BMVIT initiiert und das Institut für Technikfolgen-Abschätzung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Kooperation mit weiteren Institutionen mit der Durchführung beauftragt. Folgend finden Sie Zitate (kursiv) aus den Arbeiten der Projektgruppe sowie die Verweise auf die entsprechende Projekthomepage.

Nanotechnologie ist ein aufstrebender Zweig der Forschungs- und Technologieentwicklung. Bislang sind Sicherheitsaspekte allerdings noch zu wenig untersucht, um verlässliche Einschätzungen über Gefahrenpotentiale abgeben zu können. Zugleich wurden bereits Bedenken über mögliche Risken geäußert und es sind erste Anzeichen einer öffentlichen Diskussion zu verzeichnen. Nicht zuletzt vor dem Hintergrund der Erfahrungen im Bereich der landwirtschaftlichen Gentechnik ist eine vorausschauende Nanotechnologie-Politik notwendig, die auf profunden und entsprechend aufbereiteten Analysen aufbaut. Es besteht daher massiver Forschungs- und Kommunikationsbedarf, der in der ersten Hälfte 2006 in zwei Projekten zum Stand der Begleit- und Risikoforschung bei Nanotechnologie (Institut für Technikfolgen-Abschätzung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH ) ausführlich dokumentiert wurde.

Die vom Projektteam veröffentlichten Dossiers http://nanotrust.ac.at/ fassen auf wenigen Seiten die wichtigsten Informationen zusammen; noch kürzere Antworten finden sich bei den FAQs. Der Bereich Literatur bietet Zugang zu den wichtigsten Dokumenten, Berichten und Artikeln. Die strukturierte Linksammlung erleichtert den Zugriff auf die wichtigsten Internetseiten zum Thema. NanoTrust organisiert auch Veranstaltungen.