Travels
to the
Nanoworld
Travels to the Nanoworld.
Miniature Machinery in Nature and Technology
Hardback: Perseus Books, Cambridge, MA, May 1999,
ISBN 0-306-46008-4, $ 25.95 , 254 + xiii pp.
Paperback: Perseus Books January 2001,
ISBN 0-738-20444-7, $ 16.00, 254 + xiii pp.
Expeditionen in den Nanokosmos:
Inhaltsverzeichnis
Vorwort von Dr. Henry Jekyll
Vorwort von Mr. Edward Hyde*
I. Einführung: Willkommen in der Nanowelt
Moleküle: Ohne sie gäbe es kein Leben
Wechselwirkungen: Die Schwächsten setzen sich durch
Selbstorganisation: Gemeinsam sind wir stark
Katalyse: Chemische Reaktionen, schnell und exakt
Kompartimentierung: Ordnung ist das halbe Leben
Evolution: Vom Molekül zum Organismus
Technik: Zurück zum Molekül
II. Das unerreichte Vorbild: Die Zelle als nanotechnologischer Großbetrieb*
1. Proteine - die Nanomaschinen der Zelle
Molekulare Motoren in Aktion: Endlich Bewegung in der Muskelforschung
Düngemittel aus der Luft: Die Wege der Natur sind eleganter als das Haber-Bosch-Verfahren
Wenn Strukturbilder laufen lernen: Schnappschüsse einer Enzymreaktion
Maßgeschneiderte Kristalle: Proteine erkennen Kristalloberflächen und steuern deren Wachstum
2. Vom Gen zum Protein
Die Sprache der Gene: Methoden der Linguistik helfen bei der Entschlüsselung der Erbsubstanz
Fünf Minuten Frist für einen lebenswichtiger Auftrag: Das kurze Leben eines Insulinmoleküls
Kompaßnadeln auf dem Faltungsweg: Kernresonanzspektroskopie hilft, die Entstehung der Raumstruktur von Proteinen zu verstehen
Öl in Wasser: Die Rolle der hydrophoben Wechselwirkung in der Diskussion
Geleitschutz für heranwachsende Proteine: Molekulare Anstandsdamen verhindern gefährliche Liebschaften
Faß mit Fenstern: Erstmals ist die Struktur eines molekularen Chaperons in atomarer Auflösung bestimmt worden
Wertstoff-Recycling in der Zelle: Erste Einblicke in die Funktionsweise des Proteasoms
3. Gute, böse und kuriose Zellen
Orientierungshilfe für Einzeller: Magnetotaktische Bakterien wissen, wo's lang geht
Laßt die Bäume leben: Das Krebsmittel Taxol kann jetzt auch synthetisch hergestellt werden
Mikrobenjäger in der Klemme: Die rasante Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen macht die Suche nach Alternativen zum Dringlichkeitsfall
1. Vom Molekül zum Supramolekül
Der kleinste Baum der Welt: Polymerisation mit verzweigten Bausteinen ergibt fraktale Moleküle mit interessanten Eigenschaften
Ein Tunnel durch die Zellmembran: Zu Nanoröhren aufgestapelte Peptid-Ringe bilden synthetische Ionenkanäle
Nicht nur Salz und Soda: Auch eine Doppelhelix kann das vermeintlich harmlose Natrium-Ion aufbauen helfen
Molekulare Knoten: Topologische Chemie ist keine Hexerei
Molekulare Gerüste, Elektronen-Autobahnen und Bio-Computer: DNA als Werkstoff
Wege zu künstlichen Enzymen: Synthetische Supramoleküle machen den katalytischen Antikörpern Konkurrenz
Proteine nach Maß: de novo Design bringt erste Erfolge
2. Dünne Schichten und kleine Teilchen
Hauchdünne Flickenteppiche: Ein Stempeltrick führt die Nanotechnik in die Biowissenschaften ein
Teilst du mich, dann verfärb ich mich: Q-Teilchen sind anders als normale Materialien
3. Biotechnologie
Das falsche Produkt: Lesefehler bei der gentechnischen Herstellung von Proteinen sind schwer zu vermeiden
Die Jagd nach der blauen Rose: Zwei Gentech-Firmen wollen "blue genes" zur neuesten Mode machen
Das Grüne Leuchten: Ein grünfluoreszierendes Protein erleichtert die Untersuchung der Genexpression
Das hartgedrückte Frühstücksei: Hochdruckbehandlung von Lebensmitteln ist in vielen Bereichen den thermischen Verfahren überlegen
Dornröschenschlaf im Glaszustand: Neue Wege zur Langzeithaltbarkeit von Biopräparaten
IV. Große Zukunft für kleine Maschinen ?*
1. Welche Zutaten braucht man für eine technologische Revolution?
Werkstoffe
Fertigungstechniken
Miniaturisierung
Molekulare Fertigung, intelligente Werkstoffe, Miniaturisierung bis an die Grenze des physikalisch Möglichen: Eine Definition des Schlagworts "Nanotechnologie"
2. Die Propheten der Nanotechnologie
Richard P. Feynman: "There's plenty of room at the bottom"
Die schöne neue Welt des K. Eric Drexler
Exkurs: Nahfeld-Sonden als Analyse- und Synthese-Werkzeuge
Maxwells Dämon als Vorreiter der Nanotechnologie: Kritik an Drexlers Konzept
3. Nanotechnologie heute und morgen
Zurück zur Realität: Wieviel Nanotechnologie ist heute (1995) realisierbar?
Nanotechnologie "von oben": Von der Mikroelektronik zur Nanoelektronik
Nanotechnologie "von unten": Selbstorganisation auf dem Vormarsch
Von der Werkstoffkunde zu "Advanced Materials"
Abschied von Fließband und Fabrik?
Nanotechnologie - die nächste industrielle Revolution?
1. Glossar
2. Literaturhinweise
Bücher
Fachbibliographie zu den Beiträgen in Teil II und III
3. Register
* NB: Solange die deutsche Ausgabe vergriffen ist, sind auch diese Teile des Manuskripts hier zugänglich.
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last update:
12.01.2005