Vom Mikroskop zum Markt

Oliver Hochadel | aus HEUREKA 3/04 vom 09.12.2004

Nanoforschung wird in Österreich schon seit Jahren betrieben, auch wenn ihre systematische Förderung gerade erst begonnen hat. Die Herausforderungen sind nach wie vor groß: Forscher verschiedenster Fächer müssen miteinander kooperieren, Wissenschaft und Wirtschaft gemeinsam an Produkten basteln, Förderer die richtigen Akzente setzen. Erkundungen in der österreichischen Nanoszene.

Aller Anfang ist schwer. Im Jahre 2004 kann man sich das kaum mehr vorstellen. Ende der Achtzigerjahre wollte Uwe Sleytr, der Doyen der österreichischen Nanoforschung, sein Ludwig-Boltzmann-Institut für Ultrastrukturforschung in "Molekulare Nanotechnologie" umbenennen. Und löste damit Verwunderung bei der Ludwig-Boltzmann-Gesellschaft aus. Es müsse doch "Nanometertechnologie" heißen. "Wir haben ja den Begriff ,Nano' mitgeprägt, auch international", sagt Sleytr, der das Zentrum für Nanobiotechnologie an der Wiener Universität für Bodenkultur leitet.

Heute reiche es schon, "Nano" in den Titel eines Antrages zu schreiben, und schon öffneten sich Tür und Tor bei den Geldgebern, witzeln Wissenschaftler nahezu unisono. Nano ist auch hierzulande zu dem Buzzword geworden, das die Forschungspolitik in Schwingungen versetzt. Nur: Gibt es denn tatsächlich bereits so etwas wie eine österreichische "Nanoszene"? Ja und nein, lautet die Antwort der Forscher. Man arbeite zum Teil ja schon lange in diesem Feld, auch wenn das Label "Nano" jüngeren Datums ist. Mittlerweile gibt es auch in Österreich Nanoinstitute, Nanonetzwerke und seit heuer auch eine österreichische NANO Initiative, aber - oh Wunder der Wissenschaft - keine deklarierten Nanoforscher. Die disziplinären Identitäten bleiben haften, der Bereich zwischen einem und hundert Nanometern wird zum Stelldichein für Halbleiter- und Oberflächenphysiker, Strukturbiologen und Chemiker, Mediziner und Pharmazeuten, Materialwissenschaftler und Ingenieure.

Fachgrenzen überwinden. Das Unternehmen Nanowissenschaft mutet paradox an: Auf der einen Seite zeichnen sich die Naturwissenschaften durch eine fortschreitende Spezialisierung aus. Ein Mediziner versteht einen Pharmakologen gerade noch, einen Chemiker schon nicht mehr. Selbst ein einzelnes Fach zerfällt in zahlreiche Einzeldisziplinen. Was haben sich ein Festkörperphysiker und ein Quantenmechaniker noch zu sagen? Oft wenig mehr als Guten Tag.

Auf der anderen Seite entsteht mit der Nanowissenschaft eine Querschnittsmaterie, die von allen diesen Disziplinen eine enge Kooperation verlangt. Uwe Sleytr ist optimistisch: "Erstmals kommunizieren jetzt die Fächer miteinander, die früher Berührungsängste hatten. So kommen wir zu übergreifendem Wissen."

Wie aber kann die Zusammenarbeit gelingen, wenn die beteiligten Wissenschaftler aus völlig unterschiedlichen Fächern und damit auch aus verschiedenen Kulturen kommen, die andere Methoden und andere Sichtweisen entwickelt haben? Ein einzelnes Fach heißt ja nicht umsonst Disziplin. "Man muss sich erst gegenseitig kennen lernen, auch die jeweiligen Befindlichkeiten", sagt Emil List, Festkörperphysiker von der TU Graz: "Denn Forschung funktioniert in jeder Community ein wenig anders. Wenn eine Kooperation zwischen Forschern scheitert, dann liegt es immer an den Forschern selbst."

Praktisch interdisziplinär. Die befragten österreichischen Wissenschaftler sind sich einig, auf was es bei der Nanoforschung in Zukunft ankommt: soziale Intelligenz, Vertrauensbasis schaffen, Kooperationsfähigkeit, eine gemeinsame Sprache finden. Der geniale Individualist hingegen habe ausgedient. Dieser nanowissenschaftliche Kriterienkatalog könnte auch in einem Managerseminar reüssieren.

Helga Lichtenegger von der TU Wien, die sich unter anderem für die nanoskaligen Eigenschaften von Holz interessiert, bewegt sich zwischen Biophysik und Materialwissenschaft. Zu Beginn eines zweijährigen USA-Aufenthaltes am Chemiedepartment der Universität von Santa Barbara habe sie die Fachsprache überhaupt nicht verstanden. Als bekennende Interdisziplinäre kannte sie das bereits: "Am Anfang braucht man viel Geduld, ich fluche dann immer. Aber schließlich profitiert man davon, wenn man sich das antut."

Wird man denn quasi wieder Student oder Doktorand, wenn man sich in ein anderes Gebiet einarbeiten muss? Nein, sagt Falko Netzer, Experimentalphysiker von der Universität Graz. "In Verbundprojekten gibt es Workshops, in denen man voneinander lernt. Wenn man einen Begriff nicht kennt, schlägt man ihn nach." Für die fachfremden Kollegen wird man zum Popularisator der eigenen Materie - und umgekehrt. Netzer ist gerade von der Tagung der American Vacuum Society - ja, so was gibt es - in Los Angeles zurückgekehrt. Interdisziplinarität sei da schon Alltag. "Ich habe mir die Vorträge angehört, in denen es um Beschichtungen ging, und habe dabei viel gelernt."

Die richtigen Verbindungen. Vernetzung heißt eben nicht, dass alle nun alles können und verstehen sollen. Das wäre dann auch wohl eher Verklumpung zu nennen. Es geht darum, gezielt die richtigen Verbindungen zwischen Forschern und Fächern herzustellen, um Voraussetzungen für neue Erkenntnisse und auch praktische Anwendungen zu schaffen. Diesen Prozess soll die heuer angelaufene Österreichische NANO Initiative vorantreiben (s. Kasten unten).

Dass Österreich punkto Forschungsförderung der Nanotechnologie sehr spät dran ist, ist Konsens unter den befragten Wissenschaftlern. Von "Start verschlafen" und "zwanzig Minuten Rückstand in einem Marathonlauf" ist da die Rede. Jeder hat den einen internationalen Vergleich parat. In der Schweiz gab es das erste Nanoprogramm bereits vor acht Jahren. In anderen Ländern, vor allem in den USA und Japan, aber auch in Deutschland, werde mehr investiert und vor allem auch schneller reagiert.

Zwischen der Empfehlung des Rates für Forschung und Technologieentwicklung zur Förderung der Nanotechnologie bis zur Ausschreibung im März dieses Jahres sind fast zwei Jahre vergangen. Bis die Gelder Anfang nächsten Jahres fließen, sind es bald drei. "Auch hatte der Rat die Initiative ursprünglich viel höher dotiert", kritisiert Erich Gornik, der wissenschaftliche Geschäftsführer der Austrian Research Centers. "Aber sicher, die Vernetzungseffekte wird es geben."

Unplanbare Innovationen. Welche Früchte wird dieses angestrebte Zusammenwachsen der Nanoforschung bringen? Die meisten Wissenschaftler geben sich bei der Frage nach der Umsetzung in Produkte bedeckt: "Fünf bis zehn Jahre" ist die Standardformel, man will ja nicht unter Hypeverdacht fallen. Emil List etwa meint: "Es wurde bereits viel versprochen, man muss da aufpassen." Und Erich Gornik fordert einen langen Atem: "Die Schwierigkeiten lassen sich nur ,by doing' lösen, das kann man nicht erzwingen. Diese neue Kultur muss sich erst entwickeln."

Marktfähige Produkte mit großen Umsätzen seien in der Nanotechnologie bisher kaum in Sicht. "Die Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft steht noch am Anfang. Wenn da in Prognosen von einem Marktvolumen von 500 Milliarden Dollar Umsatz pro Jahr gesprochen wird, sind das Märchen", so Gornik.

Innovationen kann man nicht planen, gibt sich auch Uwe Sleytr überzeugt und verweist auf die von seinem Zentrum entwickelte Ultrafiltermembran. Hier sei der Zufall zum Erfindungshelfer geworden. Professor Sleytr ist zwar mit seiner Firma Nano-S bereits Unternehmer, auch sei man in der Entwicklung schon weit. Aber ein Produkt gebe es noch nicht.

Wissen umsetzen. Aber vielleicht ist diese Personalunion ja ein erstes Indiz für die Umsetzung von Forschungserkenntnissen in bare Münze. Wissenschaftler gründen immer häufiger auch Firmen oder stehen Forschungsabteilungen großer Unternehmen vor. Günther Leising ist sowohl Leiter des Instituts für "Nanostrukturierte Materialien und Photonik" am Grazer JOANNEUM RESEARCH als auch Forschungsleiter beim österreichischen Leiterplattenhersteller AT&S. "Ich sehe mich als Mediator und habe schon sehr früh versucht, mit Partnern aus der Industrie zusammenzuarbeiten", sagt Leising. Nanotechnologisch optimierte optische Leiterplatten sollen für die Verarbeitung von elektronischen Signalen in den verschiedensten Produkten eingesetzt werden.

Eine schöne neue Nanowelt kommt in Leisings nüchterner Vision nicht vor, er sieht keine neuen Märkte entstehen: "Die Nanotechnologie soll vorhandene Produkte zuverlässiger, effizienter und komfortabler machen." LED-Anzeigen zum Beispiel, oder Handys. Dank Nanotechnologie ließen sich leitende und isolierende Schichten in Handyleiterplatten genauer verarbeiten. So könne man der Anforderung nachkommen, stets neue Funktionen auf engstem Raum zu integrieren. Das Interesse der Handyhersteller sei entsprechend groß.

Interesse der Automobilindustrie vermeldet Irene Begsteiger, die bei der Porzellanfabrik Frauenthal für die Entwicklung von Katalysatoren aus Keramik zuständig ist. Durch das Einfügen eines katalytischen Oxids auf der Nanoebene soll ein neuer Typ von Katalysator entstehen, der aufgrund seiner Eigenschaften auch bei extrem hohen Temperaturen zuverlässig seinen Dienst tut.

Als Anwender sei man sicherlich Nutznießer der Wissenschaft, sagt Begsteiger: "Für uns ist etwa die Nanoanalytik sehr wichtig, weil eine Probe, also ein mikroskopischer Ausschnitt, oft nicht repräsentativ für das Ganze ist." Aber die Fragestellungen ändern sich auch, wenn es vom Labor in die Anwendung geht: "Die Materialien befinden sich nicht mehr im Hochvakuum, sondern sind Luft, Wasserdampf, Hitze und sonstigen Störungen ausgesetzt." Die Prototypen der neuen Katalysatoren sind bereits bei den Kunden, aber wie lange das bis zur Serienreife dauere, sei in der Autoindustrie schwer zu sagen.

Nano from Austria. Die Firma Electrovac in Klosterneuburg ist laut eigener Aussage das einzige Unternehmen in Österreich, das bereits ein Nanoprodukt am Markt hat. Für die Entwicklung wurde eine eigene Abteilung mit zwanzig Mitarbeitern gegründet, der Ernst Hammel als technischer Geschäftsführer vorsteht: "Das ist eine Zwitterstellung, ich bin Wissenschaftler, aber auch Kaufmann." Das Innovationsmaterial sind die "Carbon Nano Tubes", also Nanoröhrchen aus Kohlenstoff, die sehr vielseitig einsetzbar sind. Hammel gesteht aber zu, dass es sich dabei um Rohmaterial und nicht um eine ausgefeilte Nanotechnologie handelt.

Das bereits kommerzialisierte Nanoprodukt sind Spritzgussformen, die für die britische Firma Rapid Moulding Technologies hergestellt werden. Während herkömmliche Spritzgussformen nach etwa tausend Arbeitsvorgängen nicht mehr zu gebrauchen sind, haben solche aus Nanofasern eine etwa zehnmal höhere Lebenserwartung, weil sie aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften den Druck von bis zu hundert Tonnen wesentlich besser aushalten.

"Meine Erfahrung zeigt mir, dass man mit guten Kooperationen in der Industrie sehr schnell zu marktfähigen Produkten kommen kann." Einem Zeithorizont von fünf oder zehn Jahren kann er nichts abgewinnen. "Da kann ich viel versprechen. Wenn dann nichts herauskommt, wird es hinterher als Hype schlecht gemacht."

Emmanuel Glenck, Leiter der Österreichischen NANO Initiative, verweist darauf, dass der Zeithorizont für die Unterstützung gestaffelt ist. Zwar soll die Initiative ermöglichen, den Firmen über einen längeren Zeitraum hinweg mit den Nanoforschern zu kooperieren. Aber das Projektziel sei nicht notwendigerweise langfristig: "Erfolgreiche Produkte dürfen auch schon früher kommen."

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