Grundlagen

Die Nanotechnologie befasst sich mit der Erzeugung, dem Studium und der Manipulation von Objekten oder Strukturen, die in mindestens einer Dimension weniger als 100 nm messen und die aufgrund ihrer Nanoskaligkeit neue physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen als größere Gebilde des gleichen Materials.

Diese größenabhängige Änderung von Eigenschaften betrifft u. a. Merkmale wie

• Farbe
• Schmelz- oder Sintertemperatur 
• katalytische Aktivität
• magnetische Eigenschaften
• Wechselwirkungen mit elektromagnetischen Wellen

Besonders wichtig ist der Umstand, dass Nanopartikel aufgrund ihrer Größe sichtbares Licht (dessen Wellenlänge wesentlich größer ist) nicht mehr reflektieren oder streuen und somit praktisch unsichtbar sind, was ihre Verwendung in Form transparenter Schichten oder Materialien erlaubt.

Andere physikalische Eigenschaften des zugrundeliegenden Materials, wie z. B. keramische Härte oder elektrische Leitfähigkeit, können in Nanopartikeln jedoch auch erhalten bleiben und darum in Gestalt ultradünner transparenter Coatings auf Werkstoffoberflächen übertragen werden.

Mit dem Begriff Chemische Nanotechnologie umreißt man seit den 1990er Jahren die Synthese von Nanopartikeln und ihre Einbettung in Beschichtungen und Werkstoffe mittels nasschemischer Methoden. Schlüssel zur Erzeugung solcher Nanobeschichtungen ist die Sol-Gel-Technologie, ein Verfahren, das bereits wesentlich älter als die Nanotechnologie ist. Durch Kondensationsreaktionen von siliziumhaltigen Verbindungen wird dabei ein Netzwerk geschaffen, dessen Eigenschaften je nach Wahl der Ausgangsmaterialien zwischen den Extremen glasartig und kunststoffartig liegen können. In eine  so erhaltene Beschichtungsmatrix können mit den Verfahren der Chemischen Nanotechnologie Nanopartikel eingebettet werden, die der resultierenden Schicht vielfältige neuartige Funktionalitäten verleihen.

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