Überblick

Nano­wissen­schaften

Was haben eine Computer-Festplatte, die Sonnencreme mit hohem Lichtschutzfaktor und die schmutzabweisende Oberfläche einer Duschkabine gemeinsam? Bei allen dreien kommen Erkenntnisse aus einer Welt zur Anwendung, die dem menschlichen Auge und oft auch der menschlichen Vorstellungskraft verborgen ist: der Nanotechnologie.

Das Studienfeld im Überblick

Nahaufnahme eine Nanoröhre (englisch Nanotube), eines länglichen mikroskopisch kleinen Hohlkörpers, der gitternetzartig in grüner Farbe dargestellt ist.
Foto: Sebastian Kaulitzki | Bundesagentur für Arbeit

Nanotechnologie ist der Sammelbegriff für eine breite Palette von Technologien, die sich auf unterschiedlichste Weise mit der Analyse und Bearbeitung von Materialien beschäftigen, denen eines gemeinsam ist: Ihre Größendimension beträgt ein bis einhundert Nanometer. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter (ein menschliches Haar ist damit mehrere 10.000 Nanometer dick). Dies ist ein Grenzbereich, in dem quantenphysikalische Effekte eine wichtige Rolle spielen.

Sehr vereinfacht ausgedrückt: Die Nanotechnologie nutzt aus, dass Materialien und Strukturen allein aufgrund der geringen Größe einzelner Bestandteile zu neuen oder verbesserten Produkteigenschaften führen. Somit ist man in der Lage, aus den Bausteinen der Natur – Atomen und Molekülen – neue Produkte mit maßgeschneiderten Eigenschaften aufzubauen. Beispiele dafür sind eine deutlich höhere Härte und Bruchfestigkeit von Materialien oder die selbstreinigenden Eigenschaften von Oberflächen.

Verschiedene Wissenschaftsbereiche, z.B. Biologie, Chemie, Informatik, Medizin, Physik und Werkstoffwissenschaften, sind daran beteiligt, Nanostrukturen zu erschließen. Die Nanotechnologie wird deshalb als Querschnittstechnologie begriffen. Ihre Erkenntnisse sind für eine große Zahl von Wissenschafts- und Technologiefeldern relevant.

Studienangebot

Studiengänge in diesem Feld werden vor allem an Universitäten, nur vereinzelt an Fachhochschulen angeboten. Die Studiengänge tragen Namen wie „Nano Science“, „Nanotechnologie“ oder „Nanowissenschaften“.

Inhalte des Studiums

Das Studium kann eine eher ingenieur- und materialwissenschaftliche Komponente besitzen oder den Schwerpunkt in der physikalischen Ausbildung setzen. Im Grundlagenstudium (Bachelor) werden Kenntnisse in Mathematik, experimenteller und theoretischer Physik, Chemie, den Ingenieurwissenschaften und der Nanotechnologie vermittelt.

In ingenieur- und materialwissenschaftlichen Modulen haben die Studierenden im Vertiefungsstudium die Möglichkeit, tiefergehende Kenntnisse in einer ausgewählten Anwendungsrichtung (z.B. Energietechnik, Elektronik, Biophysik) bzw. in einem Technologiefeld (z.B. Materialwissenschaften, Nanostrukturierungstechnologie, Bauelemente) zu erlangen. Praktika, Laboreinsätze und Fachexkursionen schlagen die Brücke zwischen theoretischen Kenntnissen und industrieller Anwendung.

Zulassungskriterien & Studienbewerbung

Je nach Hochschule ist ein mehrwöchiges Vorpraktikum vor Aufnahme des Studiums und/oder ein studienintegriertes zehn- bis zwölfwöchiges Industriepraktikum Pflicht.

Berufsmöglichkeiten nach dem Studium

Die europäische Union und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) stellten bis 2020 beträchtliche Mittel für die Erforschung der Nanotechnologie zur Verfügung. Sie galt als eines der Schlüsselforschungs- und Anwendungsfelder der Naturwissenschaften. 2016 waren rund 2.200 Akteure aus den Bereichen Industrie, Dienstleistung, Forschung und Verbände im Nanotechnologie-Kompetenzatlas des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) registriert. Nach Angaben des Ministeriums nutzten zu diesem Zeitpunkt etwa 1.100 Unternehmen in so gut wie allen Industriebereichen innovative Nanotechnologie. Derzeit scheint das rasante Wachstum in der Branche etwas abzuflachen.

Trotzdem ergeben sich viele Tätigkeitsfelder vor allem in Unternehmen und Einrichtungen, die Verfahren der Nanotechnologie erforschen oder anwenden. Dazu gehören neben der chemischen Industrie z.B. die Bereiche Informationstechnik, Energietechnik, Halbleiterproduktion, Biotechnologie, Pharmazie, Maschinenbau, Medizintechnik oder Gentechnik. Weitere Beschäftigungsmöglichkeiten bieten Forschungsinstitute und Hochschulen sowie Umweltbehörden.

Weitere Informationen

Daten und Wissen zu Nanomaterialien

Deutscher Verband Nanotechnologie

Informationen des BMBF

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