Nanotechnologie
Fachbegriffe
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Atom: das; griechisch, "unteilbar" von dem griechischen Philosophen Demokrit stammende Bezeichnung für ein nicht weiter zerlegbares Materieteilchen. Heute versteht man unter Atom das kleinste, mit chemischen Mitteln nicht weiter spaltbare Teilchen eines chemischen Elements. Das Atom ist jedoch mit physikalischen Mitteln, die energiereicher sind als chemische Umsetzungen, weiter zerlegbar; doch haben die einzelnen Bestandteile dann nicht mehr die charakteristischen chemischen Eigenschaften des jeweiligen Atoms. (Quelle:www.wissen.de) Energiebändermodell: Modellvorstellung zur Beschreibung elektrischer und optischer Eigenschaften fester Körper. Bei Atomen, die in einem Kristallgitter eingebaut sind, bleiben nur die Elektronen der inneren Schalen fest an ihren Atomkern gebunden. Die Energiezustände, die die quasifreien äußeren Elektronen (nach der Quantentheorie) einnehmen können, sind in mehr oder weniger breiten, durch "verbotene" Energiestufen getrennten "Bändern" gruppiert. In einem mit Elektronen voll besetzten Energieband ist eine Elektronenbewegung, das bedeutet die Leitung eines elektrischen Stroms, nicht möglich. Die elektrische Leitfähigkeit der Metalle wird nach diesem Modell so erklärt, dass (über voll besetzten Bändern) ein nur noch teilweise mit Elektronen besetztes Energieband, das sog. Leitfähigkeitsband, vorhanden ist. Die Elektronen dieses Bandes sind frei beweglich. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung fließen sie einheitlich in Richtung des elektrischen Feldes und erzeugen dadurch einen elektrischen Strom. In Isolatoren sind die tieferen Energiebänder voll besetzt, die höheren noch leeren Bänder durch eine breite, "verbotene" Energielücke getrennt. Ist die Energiestufe vom obersten voll besetzten zum nächsten unbesetzten Band nur klein, so genügt schon eine geringe Energiezufuhr, etwa durch Erwärmung, um Elektronen in das unbesetzte Band anzuheben und so die Leitung elektrischer Ströme zu ermöglichen: Dies ist die einfachste Modellvorstellung eines Halbleiters. Auch durch Absorption von Licht, dessen Energiequanten der Energiestufe zwischen zwei Bändern entsprechen, können Elektronen in ein höheres Band angehoben werden: innerer Photoeffekt. (Quelle:www.wissen.de) Experiment: lateinisch in Wissenschaft und Technik: methodisch angelegter Versuch zur Klärung von Vorgängen und Umständen, zur Bestätigung von Theorien sowie als Grundlage neuer Naturerkenntnisse. (Quelle:www.wissen.de) Festkörper: fester Körper ursprünglich ein Stoff im festen Aggregatzustand, dann ein Körper, der Änderungen des Volumens und der äußeren Form sowie der Zertrennung in Teile großen Widerstand entgegensetzt; heute meist gleichbedeutend mit Kristall. Das physikalische Verhalten der Festkörper lässt sich aus ihrem atomaren Aufbau erklären. Die mechanischen Eigenschaften und die Wärmeeigenschaften ergeben sich aus der Tatsache, dass die einzelnen Atome recht fest an bestimmte Plätze im Festkörper gebunden sind. Elektrische und optische Vorgänge sind wesentlich dadurch bestimmt, dass die Elektronen der äußeren Schalen der Atome im Festkörper nicht mehr fest beim einzelnen Atom bleiben, sondern z. B. zu Nachbaratomen überwechseln können. (Quelle:www.wissen.de) Festkörperphysik Teilgebiet der modernen Physik, das sich mit dem Aufbau und den physikalischen Eigenschaften von Festkörpern befasst. Die Festkörperphysik ist u. a. von großer Bedeutung für die Halbleitertechnologie und die Supraleitung. (Quelle:www.wissen.de) Geschichtswissenschaft: eine geisteswissenschaftl. bzw. sozialwissenschaftl. Disziplin, die die Vergangenheit erforschen u. mittels der Geschichtsschreibung darstellen will. Ihre Grundlage sind Überlieferungen aller Art, die sie kritisch mit den verschiedenen ihr zur Verfügung stehenden Methoden auf ihren Wahrheitsgehalt u. ihre Aussagefähigkeit überprüft. Gegenstand der geschichtswissenschaftl. Forschung ist alles vergangene Geschehen, vor allem die Gemeinschaftsbildungen der Menschen, wie Staaten, Nationen, Klassen, Institutionen sowie wirtschaftl. Entwicklungen u. Verhältnisse, die Entwicklung u. Wirkung von Ideen, das Handeln einzelner Persönlichkeiten u. sozialer Gruppen. Ziel der G. ist es, die geschichtl. Tatbestände möglichst genau festzustellen, in Zusammenhänge, Entwicklungen u. Wirkungen einzuordnen u. - je nach geschichtswissenschaftl. bzw. geschichtsphilosophischer Position des Historikers - Gesetzmäßigkeiten, Tendenzen, Typen oder Besonderheiten der geschichtl. Entwicklung herauszuarbeiten. Eine einheitl. historische Methode wie noch im 19. Jh. gibt es nicht mehr. Die moderne G. bedient sich vielmehr einer Vielzahl von Methoden. Grundlage der geschichtswissenschaftl. Arbeit bildet aber nach wie vor die philologisch-quellenkritische (= historische) Methode zur Untersuchung der schriftl. u. sachl. Überlieferung (Quellen) auf Echtheit u. Zuverlässigkeit, Entstehungszeit u. -ort, Anlass u. Urheber, Absicht u. Verbindung mit anderen Quellen. Zur Erforschung der Quellen bedient sich die G. der so genannten Hilfs- oder Grundwissenschaften wie Quellenkunde, Paläographie, Diplomatik, Heraldik, Sphragistik, Numismatik, Chronologie, Genealogie, histor. Landeskunde. Daneben sind auch Rechts-, Sozial-, Wirtschafts- u. Sprachgeschichte Grundwissenschaften der G. Für die neuere Geschichte treten moderne Aktenkunde, Geschichte der Publizistik, historische Statistik u. historische Demographie hinzu. Die moderne G. entstand zu Beginn des 19. Jh. in enger Verbindung mit der kritischen Philologie, als B. G. Niebuhr u. L. von Ranke die seit dem 17. Jh. in Theologie, Philologie u. Geschichtsschreibung betriebene Quellenkritik in systematischer Weise auf die geschichtswissenschaftl. Forschung übertrugen u. ihre Schüler entsprechend ausbildeten. Die auf Ranke aufbauende Praxis der G. wird allgemein als Historismus bezeichnet, obwohl die geschichtsphilosophische u. -theoretische Begründung des Historismus erst zu Beginn des 20. Jh. erfolgte. Die am Historismus orientierte G. war vor allem in Dtschld. bis in die Mitte des 20. Jh. maßgebend für die akademische G. Der starke Einfluss, den der Historismus anfangs auch auf die G. in Westeuropa u. die der USA hatte, wurde bis Ende des 19. Jh. zurückgedrängt durch die Weiterentwicklung des kulturgeschichtl. Ansatzes der Aufklärung, durch den Positivismus u. durch marxist. Einflüsse. Die "New History" in den USA versuchte, geschichtswissenschaftl. Analysen mit politischen Wertungen zu verbinden. Sie stellte sich damit bewusst in den Dienst einer polit. Reformbewegung u. wandte sich verstärkt der Wirtschafts-, Sozial- u. Geistesgeschichte zu. Eine ähnl. Annäherung an Gegenstände u. Arbeitsweisen der Sozialwissenschaften vollzog in Frankreich die Schule der "Annales" seit 1920. In der Sowjetunion u. den Staaten ihres Machtbereichs war der historische Materialismus die einzige geschichtsphilosophische bzw. theoretische Grundlage der G. Die G. wurde in entscheidendem Maße von der Partei- u. Staatsführung beeinflusst, die richtungweisend auf Auswahl u. Deutung historischer Probleme einwirkte. Nach dem 2. Weltkrieg gelang der sozialwissenschaftl. Betrachtungsweise in der G. Westeuropas u. der USA ein weitgehender Durchbruch. In zunehmendem Maße wandte die G. z B. quantifizierende u. vergleichende Methoden zur Analyse politischen Verhaltens, der Klassenschichtung oder des Wirtschaftswachstums an. In der BR Dtschld. begannen sozial- u. strukturgeschichtl. Fragestellungen seit den 1960er Jahren relevant zu werden. Marxistische Ansätze u. Erklärungsmuster finden sich in Westeuropa vor allem in der französ. u. englischen G., ohne dass deshalb das System des historischen Materialismus als Ganzes übernommen wurde. In jüngster Zeit ist vor allem in den USA eine starke Auswirkung natur- u. wirtschaftswissenschaftl. Fragestellungen auf die G. zu beobachten. (Quelle:www.wissen.de) Nanotechnologie: Molekulartechnologie Methoden zur Hertstellung von molekularen Maschinen und Computern, deren Größenordnung im Nanometerbereich (1 nm = 10-9 m) liegt. Die Umsetzung ist bislang nur in Ansätzen gelungen. Die Nanotechnologie basiert zu einem Großteil auf der supramolekularen Chemie, die sich mit der Synthese und der molekularen Handhabung komplexer, hochmolekularer Aggregate befasst. Man erhofft sich von der Nanotechnolige nutzbringende Anwendungen u. a. in der Robotik, Sensorik, Prozesstechnik, Biotechnolgie und Medizin. Systeme der Nanotechnologie sollen Eigenschaften, die für biologische Systeme typisch sind, aufweisen: Selbstorganisation, Selbstreproduktion, Anpassungsfähigkeit und Kontinuität. (Quelle:www.wissen.de) Physik: Einleitung: Elektrizität, Laser, Atombombe, Raumfahrt, Relativitätstheorie, das alles sind Begriffe, die mit Physik zu tun haben. Im täglichen Leben beginnt die Physik aber schon dann, wenn wir etwas auseinander nehmen - sei es ein Spielzeugauto, eine Uhr oder ein echtes Auto, um zu wissen, was in der äußeren Hülle verborgen ist und wie das Ganze funktioniert. Was ist Physik: Die Physik ist eine Naturwissenschaft, die sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise der uns umgebenden Dinge beschäftigt. Sie soll praktische Fragen möglichst einfach beantworten, z.B. unter welchem Winkel man einen Ball werfen muss, damit er möglichst weit fliegt; oder Auskunft geben, wie man die Energie der Sonne mit möglichst geringen Verlusten in elektrischen Strom verwandeln kann; oder wie man mit Raketen oder Raumfähren die Erde verlassen kann. Aber in der Geschichte der Physik war immer auch das Interesse dabei, zu wissen, woraus die Welt im Innersten besteht. Was passiert, wenn man das Spielzeugauto oder allgemeiner einen Stein immer weiter zerteilt? Kann dieser Teilungsprozess beliebig oft wiederholt werden, oder stößt man dabei irgendwann auf eine unteilbare Einheit? Zu dieser Frage über die materielle Grundstruktur der Welt machen sich die Menschen schon seit Jahrtausenden Gedanken. So ist die Idee eines Atoms, einer unteilbaren Einheit, aus der alle Materie aufgebaut ist, eine der ältesten physikalischen Annahmen. Experimente und Gesetze: Die Physik ist eine Naturwissenschaft, die sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise der uns umgebenden Dinge beschäftigt. Sie soll praktische Fragen möglichst einfach beantworten, z.B. unter welchem Winkel man einen Ball werfen muss, damit er möglichst weit fliegt; oder Auskunft geben, wie man die Energie der Sonne mit möglichst geringen Verlusten in elektrischen Strom verwandeln kann; oder wie man mit Raketen oder Raumfähren die Erde verlassen kann. Aber in der Geschichte der Physik war immer auch das Interesse dabei, zu wissen, woraus die Welt im Innersten besteht. Was passiert, wenn man das Spielzeugauto oder allgemeiner einen Stein immer weiter zerteilt? Kann dieser Teilungsprozess beliebig oft wiederholt werden, oder stößt man dabei irgendwann auf eine unteilbare Einheit? Zu dieser Frage über die materielle Grundstruktur der Welt machen sich die Menschen schon seit Jahrtausenden Gedanken. So ist die Idee eines Atoms, einer unteilbaren Einheit, aus der alle Materie aufgebaut ist, eine der ältesten physikalischen Annahmen. Gebiete der Physik: Die Physik ist eine Naturwissenschaft, die sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise der uns umgebenden Dinge beschäftigt. Sie soll praktische Fragen möglichst einfach beantworten, z.B. unter welchem Winkel man einen Ball werfen muss, damit er möglichst weit fliegt; oder Auskunft geben, wie man die Energie der Sonne mit möglichst geringen Verlusten in elektrischen Strom verwandeln kann; oder wie man mit Raketen oder Raumfähren die Erde verlassen kann. Aber in der Geschichte der Physik war immer auch das Interesse dabei, zu wissen, woraus die Welt im Innersten besteht. Was passiert, wenn man das Spielzeugauto oder allgemeiner einen Stein immer weiter zerteilt? Kann dieser Teilungsprozess beliebig oft wiederholt werden, oder stößt man dabei irgendwann auf eine unteilbare Einheit? Zu dieser Frage über die materielle Grundstruktur der Welt machen sich die Menschen schon seit Jahrtausenden Gedanken. So ist die Idee eines Atoms, einer unteilbaren Einheit, aus der alle Materie aufgebaut ist, eine der ältesten physikalischen Annahmen. (Quelle:www.wissen.de) Technikgeschichte: Teilgebiet der Geschichtswissenschaft; untersucht die Entwicklung der Technik innerhalb des kulturgeschichtlichen Raumes insgesamt oder für einzelne Epochen, stellt die geschichtliche Entwicklung einzelner technischer Gebiete und Maschinen dar. In der Vorgeschichte wird die kulturelle Entwicklung an den Werkzeugen (vornehmlich Steinwerkzeugen) und ihrem Entwicklungsstand gemessen. Die alt- und mittelsteinzeitlichen Kulturen sind vornehmlich nach Fundorten typischer Werkzeuge benannt, spätere Kulturen auch nach typischen technischen Bedarfsgegenständen und technisch genutzten Materialien (z. B. Bronzezeit). Die grundlegenden mechanischen Maschinenelemente wie Rad, Hebel, Rolle, schiefe Ebene (Keil) und alle wichtigeren Handwerkszeuge (Axt, Hammer, Säge) waren schon in vorgeschichtlichen Zeiten bekannt. Die griechisch-römische Antike brachte entscheidende Erkenntnisse in Mathematik und Statik und auch über maschinelle Kräfte (Wasser- und Dampfdruck), die aber kaum zur Entwicklung von Arbeits- und Kraftmaschinen führten, weil praktische handwerkliche Arbeit gering geachtet wurde und menschliche Arbeitskraft durch die Sklavenhaltung reichlich zur Verfügung stand. Dagegen nahm mit dem Fortschritt der statischen Erkenntnis das Bauwesen einen großen Aufschwung (Städtebau, Wasserleitungen, trassierte Fernstraßen, Glasfenster, Kriegsmaschinen). Die allmähliche Beendigung des Sklavenwesens im frühen Mittelalter führte zu einer Höherbewertung des praktischen handwerklichen Könnens. Tierische Kraft, Wind- und Wasserkraft wurden nun systematischer genutzt. Von großer Bedeutung waren die Entdeckung des Schießpulvers und die Entwicklung des Buchdrucks. Der große Umschwung zum wissenschaftlich-technischen Denken in der Renaissance wurde eingeleitet durch die vielseitigen Künstler-Ingenieure, die als vorurteilslose Praktiker sehr verschiedenartige Tätigkeitsgebiete beherrschten (F. Brunelleschi, L. B. Alberti; Leonardo da Vinci). Sie erfassten naturgesetzliche Zusammenhänge, schufen vereint mit der gleichzeitigen Verweltlichung des gesamten Denkens die Voraussetzungen für die experimentellen Naturwissenschaften und bahnten das Verständnis an für die nutzbringende Anwendung der vielfach den Bedürfnissen der Zeit vorauseilenden Möglichkeiten, die sie entdeckten. Das experimentelle Forschen führte fast unvermeidlich zur systematischen Entwicklung von Arbeits- und später von Kraftmaschinen. Die Erfindung der Dampfmaschine ermöglichte die Entwicklung der Eisenbahn, der modernen Schifffahrt und damit die weitere Entfaltung von Technik und Industrie. Die Möglichkeit der praktischen Nutzung von Elektrizität wurde erst Anfang des 19. Jahrhunderts erkannt, doch waren alle grundlegenden elektrischen Maschinen (z. B. Elektromotor, Generator) bereits um 1850 betriebsfähig entwickelt. Die Erfindung der Elektronenröhre um 1908 ermöglichte die Nachrichtentechnik und die Elektronik; die des Transistors 1948 und des integrierten Schaltkreises 1958 eine Verkleinerung der Bauteile zu Miniaturkonstruktionen, die den Anwendungsbereich vervielfachten und elektrische Steuer- und Rechenautomaten erst ermöglichten (Computer). Der Gasmotor, der nach 1860 entstand, ist eine Abwandlung der Dampfmaschine, er machte die Entwicklung leichter und leistungsfähiger Antriebsaggregate für Kfz und Flugzeuge möglich. Die moderne Raketentechnik (Rakete) entstand ebenso wie die Kernenergietechnik aus Waffenentwicklungen des 2. Weltkrieges. Mit der Großrakete begann die Weltraumfahrt. Die Kerntechnik erschloss neue Energiequellen, allerdings ist ihre Nutzung seit dem Reaktorunfall von Tschernobyl zunehmend ins Zwielicht geraten; regenerative Energien wie Solar- und Windenergie gewannen dadurch an Bedeutung. In jüngster Zeit ist mit der Gentechnik ein umstrittener, hochproduktiver Forschungszweig entstanden, mit dem die Chancen, aber auch die Gefahren der Manipulation der Erbsubstanz verbunden sind. Die rasante Entwicklung der Kommunikationstechnik (Internettechnologie) beschleunigt den Prozess der Globalisierung. Mit den Risiken und Gefahren moderner Technologien befasst sich die Technikfolgenabschätzung. Sie beobachtet und analysiert neue wissenschaftlich-technische Entwicklungen, bewertet die damit verbundenen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen und versucht Wege zur Vermeidung oder Abmilderung der Risiken aufzuzeigen. (Quelle:www.wissen.de) |