Foliensätze und Arbeitsbücher

Präsentationsmaterialien des BMBF

Im Auftrag des BMBF hat das VDI Technologiezentrum 2004 einen Foliensatz zur Nanotechnologie erstellt, in den die Nanotechnologie-Kompetenzzentren viele Bilder und Know-how eingebracht haben.

Für Präsentationen und den Unterricht sind die Folien kostenlos auf der Seite TechTower abrufbar und liegen in zwei Auflösungsvarianten (Bildschirm und Druck) vor. Bis zur Neugestaltung der Seite des Nanotrucks gab es dort auch noch eine englischsprachige Fassung, die aber bis zu einer Aktualisierung der Präsentationsmaterialien vom Netz genommen wurden.

Die insgesamt 70 Folien teilen sich auf die die drei Bereiche

• Wissenschaftlich-technischen Grundlagen 
• Anwendungen, Produkte, Märkte
• Gesellschaftliche und politischen Aspekte

Der erste Teil beginnt mit einem Überblick über die Größenskala, lässt Feynman nicht unerwähnt und geht auf die Eigenschaftsänderungen ein, die nur um Nanomaßstab auftreten. Nach dem Hinweis auf die Interdisziplinarität werden das Rastertunnelmikroskop und die verschiedenen Spielarten der Rasterkraftmikroskopie behandelt.

Anschließend folgt ein Reigen verschiedenster Nanopartikel und -strukturen und -systeme, etwa Quantendots, Ferrofluide, Kohlenstoff-Nanoröhren, Photonische Kristalle und  GMR-Effekt.

Im zweiten Teil, der sich den Anwendungen widmet, merkt der Experte, dass die Erstellung der Materialien schon ein paar Jahre zurück liegt.

Eingegangen wird auf funktionelle Oberflächen, die über die chemische Nanotechnologie realisiert werden, etwa verschleiß- und kratzfeste Schichten, Lotus-Effekt, Photokatalyse, photonische Kristalle sowie zahlreiche Applikationsbeispiele aus der Elektronik und den Lebenswissenschaften.

Der letzte Teil beginnt mit einer Auflistung der Nanotechnologieakteure und zeigt dabei, wie dringend eine Aktualisierung der Folien wäre. Relativ viel Raum wird den Leitinnovationen des BMBF eingeräumt, etwa NanoMobil, NanoLux und NanoforLife.

Die dargestellte Diskussion über die Risiken der Nanotechnologie ist überholt, und auch die Darstellung der Fördermöglichkeiten durch BMBF und EU beszieht sich natürlich auf das Jahr 2004.

Insgesamt betrachtet sind Teil eins und zwei sehr nützliche Foliensätze, für den Unterricht nur bedingt sinnvoll ist der dritte Teil.

Wenn Sie den Foliensatz auf CD benötigen (auch den englischsprachigen), können Sie sich auch an das cc-NanoChem wenden.

Nanoreisen

Nanoreisen ist eine vom VDI Technologiezentrum im Auftrag des BMBF erstellte Flash-Applikation, die sich online unter www.nanoreisen.de aufrufen oder kostenlos auf CD bestellen lässt. Auf der Seite TechTower lässt sich auch ein daraus aufbereiteter Foliensatz herunterladen.

Auf drei Routen dringt man mit den Nanoreisen in den Mikro- und Nanokosmos ein. Jeweils in Stufen eine Zehnerpotenz zoomt man sich von einem Meter herab bis zu einem Nanometer und anschließend sogar bis in die Welt der Elementarteilchen.

Der gemeinsame Start ist ein Straßencafé, von dem aus die erste Route über eine Stechmücke, die sich auf einem Arm niedergelassen hat, in den menschlichen Körper startet. Elektronenmikroskopische Aufnahmen der Mücke, ihrer Facettenaugen und ihres Saugrüssels, der Haut und der eines Haares eröffnen den Reigen der oft beeindruckenden Abbildungen, die sich beim Spiel mit dem Mauszeiger überall auf der Reise auftun. Erklärende Texte zu allen Details kann sind stets im sogenannten Reiseführer zu finden. 

In der Größenordnung 10^-4m werden Blut und Escherichia beschrieben. Die weitere Reise führt über die Betrachtung der Zellteilung zur DNS, deren Aufbau und Baussteine ausführlich behandelt werden.

Nach der Größenordnung der Moleküle in der Nanometerdimension folgt die Reise dem atomaren Aufbau. Elektronenhülle, Atomkern, Protonen und Neutronen. Die Reise endet schließlich bei einem Femtometer (10^-15m) mit der Frage, ob Quarks tatsächlich die kleinsten Teilchens im Universium sind.

"Bit-Land" nennt sich die nächste Reiseroute, die ihren Ausgangspunkt in einem Laptop nimmt. Zunächst werden DRAM und CPU und die Nutzung des Riesenmagnetowiderstandes in Festplatten betrachtet. Über den Level-2-Cache und das Moorsche Gesetz kommt man schließlich in die Ebene der Transistoren und Leiterbahnen. Hier lassen sich acht Transitoren interaktiv Binärcodes erstellen. Der Aufbau eines Halbleiterelementes und die Fertigung von Siliziumwafern werden beschrieben, bevor sich nach 10^-9m die Weiterreise im Ego-Trip (Atomaufbau) anschließt.

Besonders viele Möglichkeiten zur Interaktion bietet der "Licht-Blick". Beginnend in einem Autoscheinwerfer mit weißen Leuchtdioden kann man durch einen Schieberegler die Temperatur einer Halogenlampenglühwendel ändern und das abgegebene Licht mit einer LED-Lichtquelle vergleichen. Der ausführlichen Diskussion über Aufbau und Funktion von LEDs kann man bei 10^-5m sogar anschauen, wie sich eine Änderung der angelegten Spannung auf die Sperrschicht zwischen p- und n-Halbleiter auswirkt. Nach der Rekombination von Elektron-Loch-Paaren in Quantentöpfen kommt auch diese Reise wieder bei einem Nanometer an und führt zum Ego-Trip.

Insgesamt ein hervorragendes Mittel um in informativer Art einen Einstieg in den Mikro- und in den Nanokosmos zu finden. Das Thema Nanotechnologie wird jedoch nur ganz kurz beim Einstieg in die Route Licht-Blick gestreift.

Faszination Nanowelten

Im Aulisverlag ist die in Zusammenarbeit von ThinkIng und Nano und Schule e. V. entstandene Büchlein Faszination Nanowelten erschienen. Zielgruppe ist die 9. Klasse. Nanotechnologie wird nur kurz gestreift. Es handelt sich eher um ein Arbeitsbuch zur Nano-Größenordnung, das allerdings recht gelungen ist.   

Das Büchlein behandelt drei große Themenfelder:

• Nano-Biologie 
• Quantenwelt und Nanotechnik 
• Gegenwart und Perspektive.

Besonders interessant wird das Werkbuch durch die 24 zusätzlichen Arbeitsblätter, die im Download abrufbar sind. Sie fördern das analytische Denken, das visuelle Vorstellungsvermögen, das freie Reden und das Organisationstalent. 

Zu den genutzten Metoden zählen dabei: Gruppenpuzzle, Multiinterview, Think-Pair-Share, Partnerinterview und Rollenspiel.

Davon getrennt stehen dem Lehrer auch die Lösungen zur Verfügung sowie weitere 36 Seiten mit Tipps für den Unterricht.  

Das Werkbuch ist im Aulis-Verlag erschienen und kostet 2,50 EUR pro Exemplar.

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