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2 Hol Dir diese Microsoft Software, ohne auch nur einen Cent dafür zu zahlen. Was alles enthalten ist: Ehrlich! Nutze die allerneueste Microsoft Software, sobald sie verfügbar ist. Mit einer Mitgliedschaft Deines Bereiches bei der MSDN Academic Alliance erhälst Du sowie Deine Mitstudenten und die die Lehreinrichtung selbst ein ganzes Jahr Zugriff auf Microsoft Entwicklertools, Server und Plattformen in Deiner Landessprache. Dazu regelmäßige Updates für Lehr- und Forschungszwecke. Du kannst sogar alles direkt auf Deinen PC herunterladen! Und das völlig legal. Für Studierende der Informatik-, Ingenieurs- und Naturwissenschaften, sowie Auszubildende an IT-Berufsschulen. Microsoft Visual Studio.NET Professional Alle aktuellen Microsoft Betriebssysteme, einschließlich Microsoft Windows XP Professional und Windows Server 2003 NEU: Microsoft Project Professional Microsoft Visio Professional Software Development Kits und Device Driver Kits NEU: Zugang zur MSDN Abonnenten Download-Website für den Programm-Administrator NEU: Software-Distribution an Studenten über eacademy Regelmäßige Updates auf CD MSDN Library Professional technischer Support* 4malige Nutzung des Microsoft Support Services MSDN Managed Newsgroups Support MSDN Online Concierge Informier Dich noch heute unter und frag Deine Professoren bzw. Dozenten nach einer Mitgliedschaft für Deinen Bereich. (Die Nutzung der Software- Programme ist auf Lehr- und Forschungszwecke beschränkt) *Ausschließlich für Administratoren des MSDN Academic Alliance Programms verfügbar. Microsoft, das Microsoft logo, Windows, Visual Studio, Visio und MSDN entweder eingetragene Markenzeichen oder Markenzeichen der Microsoft Corporation in den Vereinigten Staaten und/oder andern Ländern. Alle anderen hier erwähnten Produkte and Firmennamen sind Warenziechen der jeweiligen Rechteinhaber Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.

3 Vorwort Die Nanotechnologie zählt zu den herausragenden Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts, die Wissenschaft, Wirtschaft, aber auch unseren Alltag nachhaltig prägen werden. Vielfach wird sie in ihrer potenziellen Wirkungskraft bereits mit der Verbreitung der Eisenbahn im 19. oder dem Siegeszug des Computers im 20. Jahrhundert verglichen, und die EU-Kommission verspricht sich von ihr gar die nächste industrielle Revolution. So muss die Nanotechnologie als eine der zukünftigen Querschnittstechnologien betrachtet werden. Die neue Universität Duisburg-Essen ist auf diesem hoch innovativen Forschungsgebiet wissenschaftlich exzellent aufgestellt. Sie ist eines der führenden Kompetenzzentren im Bereich der Nanotechnologie in Deutschland und stellt für die Industrie einen wichtigen Kooperationspartner dar. Die Basis hierfür bilden hervorragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in den Natur- und Ingenieurwissenschaften. Darüber hinaus hat eine gezielte Berufungspolitik dazu beigetragen, dass die Universität Duisburg- Essen wesentliche Forschungsfelder dieser sehr interdisziplinär angelegten Technologie auf höchstem Niveau abdeckt was sich nicht zuletzt auch in vier Sonderforschungsbereichen und zwei Graduiertenkollegs mit Nano-Bezug niederschlägt: dem SFB 445 Nano-Partikel aus der Gasphase: Entstehung, Struktur, Eigenschaften, dem SFB 616 Energiedissipation an Oberflächen, dem SFB 491 Magnetische Heteroschichten: Struktur und elektronischer Transport, Universität Duisburg Essen dem SFB 452 Kollektive molekulare Ordnungsprozesse in der Chemie. Entstehung, Struktur, Dynamik und Eigenschaften von höher organisierten Systemen, dem Duisburger Graduiertenkolleg Struktur und Dynamik heterogener Systeme sowie dem Essener Graduiertenkolleg Reaktivität im oberflächennahen Bereich. Prof. Dr. Lothar Zechlin Rektor der Universität Duisburg-Essen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beider Hochschul-Campi und verschiedener Disziplinen von der Physik über die Chemie, die Elektrotechnik und den Maschinenbau bis hin zur Medizin haben mit ihren Artikeln im Sinne eines doppelten Brückenschlags interdisziplinär und Campus übergreifend zum diesjährigen FORUM Forschung als einem transferorientierten Kompendium der Nanotechnologie-Forschung an der Universität Duisburg-Essen beigetragen. Hierfür gilt ihnen mein Dank. Insbesondere aber ist ihnen dafür zu danken, dass sie in Zusammenarbeit mit dem Redaktionsteam der Transferstelle Hochschule-Praxis dafür Sorge getragen haben, die hoch komplexen Inhalte ihrer Spitzenforschung ein Stück weit herunterzubrechen, um sie dem Anliegen des FORUM Forschung entsprechend einer breiten Leserschaft jenseits der fachinternen Diskurse zugänglich zu machen. Bedanken möchte ich mich schließlich auch bei den Autoren der beiden Gastkommentare, die mit ihren Anmerkungen zur Zukunft der Nanotechnologie aus Sicht der Industrie bzw. der Venture Capital-Branche wichtige Impulse liefern. Vorwort 3

4 Talent muss man leben. Den Job lieben. Sie haben gerade Ihr Studium beendet und möchten Ihr Potenzial optimal ausschöpfen? Dann lesen Sie aufmerksam diesen Text. Mobile Kommunikation ist ein Schlüsselthema der Zukunft. Nokia gestaltet diese Zukunft entscheidend mit. Denn wir verbinden Menschen. Immer und überall. Schnell, zuverlässig und unkompliziert. Entwickeln Sie mit uns die mobile Kommunikation von morgen. Als Ingenieur/in der Elektrotechnik, Nachrichtentechnik, technischen Informatik, Wirtschaftsinformatik. Oder als Absolvent eines vergleichbaren Studiengangs. Nehmen Sie einfach Kontakt mit uns auf. Bewerben Sie sich online unter Wir freuen uns auf Sie. NOKIA GmbH Nokia Networks Heltorfer Str Düsseldorf NOKIA GmbH Nokia Mobile Phones Meesmannstr Bochum NOKIA GmbH Nokia Mobile Phones Lise-Meitner-Str Ulm Copyright 2003 Nokia. Alle Rechte vorbehalten. Nokia und Nokia Connecting People sind eingetragene Marken der Nokia Corporation. Änderungen vorbehalten. gramm Willkommen in der Zukunft.

5 Inhalt Prof. Dr. Lothar Zechlin Rektor der Universität Duisburg-Essen Vorwort Dr. Wolf-Dieter Griebler Sachtleben Chemie GmbH, Duisburg Quo vadis Nanotechnologie? Dr. Peter Wolff enjoyventure Management GmbH, Düsseldorf Nanotechnologie als Investmentstrategie Prof. Dr. Michael Farle Prof. Dr. Günter Dumpich Institut für Physik Experimentalphysik Unwiderstehliche Anziehungskräfte. Winzigste Magnete werden im dritten Jahrtausend unverzichtbar Prof. Dr.-Ing. Heinz Fissan PD Dr.-Ing. Frank Einar Kruis Dr. Arkadi Maisels Institut für Technologien der Informationstechnik Prozess- und Aerosolmesstechnik Miniaturen nach Maß. Prozess- und Aerosolmesstechnik bei der Partikelherstellung Prof. Dr. Eckart Hasselbrink Institut für physikalische und theoretische Chemie Superdünn und fest verknüpft. Neuartige Beschichtungen durch molekulare Monolagen Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen Der Sonderforschungsbereich SFB 616 Energiedissipation an Oberflächen Prof. Dr. Gerd Bacher Institut für Technologien der Informationstechnik Werkstoffe der Elektrotechnik Der gewisse Dreh Spintronik neue Perspektiven der Informationstechnik. 16 Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen Institut für Laser- und Plasmaphysik Dünne Drähte braucht die Welt. Auf der Suche nach neuen Chip-Verbindungen Prof. Dr. Volker Buck Technische Physik AG Dünnschichttechnologie Diamonds are a Scientist s Best Friend. Vom Traum der Glücksritter zum synthetischen Zukunftswerkstoff Prof. Dr. Peter Entel Institut für Physik AG Theoretische Tieftemperaturphysik Filigrane Simulationen. Modellrechnung bei nichtmetallischen und metallischen Nanoclustern Prof. Dr. Axel Lorke Dr. Hans Clemens, Dr. Cedrik Meier Institut für Physik Künstliche Atome für Forschung und Technologie. Aus der Werkstatt der Quanten-Mechaniker Inhalt Universität Duisburg Essen 5

6 Prof. Dr. Christian Mayer Institut für Chemie Physikalische Chemie Nicht ganz dicht? Diffusion von Inhaltsstoffen durch Nanokapselwände Prof. Dr. Rolf Möller Institut für experimentelle Physik Blick fürs Detail. Mikroskopie in der Nano-Welt Prof. Dr. Tarik Möröy PD Dr. Ludger Klein-Hitpass Universitätsklinikum Essen Institut für Zellbiologie und Tumorforschung Zukunft Biochips. Mikroarrays Zukunftstechnik für genetische Grundlagenforschung Prof. Dr.-Ing. Paul Roth Institut für Verbrennung und Gasdynamik Auch Zwerge haben mal klein angefangen Nano-Partikel werden zum multifunktionalen Produkt Prof. Dr. Günter Schmid Institut für Anorganische Chemie Was kommt nach dem Silizium? Prozessortechnik vom Allerkleinsten.. 84 Dr. Werner Prost Prof. Dr. F.-J. Tegude Halbleitertechnik/Halbleitertechnologie Disziplin im Nano-Maßstab. Selbstorganisation in Bottom-Up- Prozessen Prof. Dr. Mathias Ulbricht Dipl.-Chem. Melvy G. Chuquimia- Beltran Dipl.-Chem.-Ing. Dimitrios Lazos Institut für Technische Chemie Passgenaue Attraktivität. Chemisch maßgeschneiderte Grenzschichten steuern Prozesse Prof. Dr. Markus Winterer Institut für Verbrennung und Gasdynamik Nur vom Feinsten. Nanokristalline Keramik Oliver Locker-Grütjen Zentrum für Mikroskalige Umweltsysteme Rubriken Impressum Stellenmarkt Inhalt Prof. Dr.-Ing. Paul Roth Der Sonderforschungsbereich SFB 445 Nano-Partikel aus der Gasphase: Entstehung, Struktur, Eigenschaften Prof. Dr. Marika Schleberger Institut für Experimentelle Physik Rasterfahndung im Mikrokosmos. Untersuchung supramolekularer Aggregate mit der Rasterkraftmikroskopie Titelbild: Ameise mit Chip Klein, aber extrem leistungsstark wie diese Ameise ist auch die moderne Halbleitertechnologie der Philips Semiconductors GmbH. Das Foto verdeutlicht, wie weit die Chipentwicklung fortgeschritten ist. Das etwa ein Zentimeter große Insekt hält in seinen Mundwerkzeugen einen Chip mit einer Gesamtfläche von 11,63 mm 2. Dort finden Funktionen Platz, das entspricht durchschnittlich 1650 Funktionen pro Quadratmillimeter. So ermöglicht dieser winzig kleine Chip zum Beispiel Radio hören im Mobiltelefon und anderen mobilen Geräten. (Quelle: Philips GmbH, 2003) 6 FORUM Forschung 2003/2004

7 Anzeige Impressum Herausgeber Rektor der Universität Duisburg-Essen Konzept & Koordinierung Andreas Hohn Transferstelle der Universität Duisburg-Essen, Campus Duisburg Redaktion Andreas Hohn Justus Klasen, ARTEFAKT, Duisburg Marie Jelena Schön, Duisburg Gestaltung & Satz r a s c h. multimedia, Duisburg Ralf Schneider, Claudia Krappen Verlag/Anzeigenwerbung Verlag für Marketing und Kommunikation GmbH & Co KG, Monsheim Tel /90 90 ISDN / info@vmk-verlag.de Druck VMK-Druckerei GmbH Monsheim Tel /90 90 Bildnachweis Alle Bilder ohne ausdrücklichen Copyright-Hinweis stammen aus dem Archiv des jeweiligen Autors. Forum Forschung im Internet Impressum Universität Duisburg Essen 7

8 Q uo vadis Nanotechnologie? Dr. Wolf-Dieter Griebler Vorsitzender der Geschäftsführung Sachtleben Chemie GmbH, Duisburg Nanotechnologie fasziniert. Hollywood hat das schon vor Jahren erkannt und ein winziges U-Boot, selbstverständlich mit Besatzung, auf Rundreise durch den Blutkreislauf eines Menschen geschickt. Science fiction. Weit weg von jeder Realität? Wer die heftig geführte Diskussion um die Chancen und Risiken von Nanotechnologie im Feuilleton der Frankfurter Allgemeinen Zeitung in den letzten zwei, drei Jahren verfolgt hat, muss den Eindruck gewinnen, dass wir an der Schwelle eines neuen, besseren Technologie- Zeitalters stehen. Zugleich wird er von der Sorge erfasst, dass der Schritt über diese Schwelle unumkehrbar zur Vernichtung unserer bisherigen Lebensumwelt führen kann. Visionäre wie Ray Kurzweil und Eric Drexler postulieren für eine nahe Zukunft sich selbst replizierende Nanomaschinen. In den Dienst von Medizin und Technik gestellt, werden sie auf revolutionäre Weise viel Nützliches für die Menschheit vollbringen. Alles falsch, hält ihnen Bill Joy, der Mitbegründer des US-Unternehmens Sun Microsystems, entgegen. Zwar wird es diese sich selbst replizierenden Nanoroboter innerhalb der nächsten 20 Jahre geben, aber nicht als dienstbare Geister der Menschen. Sie werden sehr schnell außer Kontrolle geraten und dann Menschheit und Biosphäre in ihrer Existenz bedrohen. Was für ein Stoff! Michael Crichton, amerikanischer Bestsellerautor und den meisten von uns seit Jurassic Park bestens bekannt, hat ihn aufgegriffen. In seinem neuesten Roman Beute (Pray) schlägt er sich auf die Seite Joys. Allen drei Genannten ist damit etwas gelungen, an dem in vielen Unternehmen weltweit derzeit noch intensiv gearbeitet wird: Sie verdienen mit Nanotechnologie Geld. Und das, obwohl es die Produkte, über die sie schreiben oder streiten, noch gar nicht gibt und auch Zweifel erlaubt sind, ob es sie in dieser Form jemals geben wird. Während also in Amerika die ganz großen Themen aufgegriffen und die letzten Fragen gestellt werden, hat Deutschland mit dem von Professor Wilhelm Barthlott beschriebenen Lotosblüten- Effekt die Nanotechnologie emotional aufgewertet und ihr zu einem nützlichen und umweltfreundlichen Image verholfen. Von der Natur zu lernen, kann ja so falsch nicht sein. Und wenn uns dann noch ein Löffel vorgeführt wird, dessen Oberfläche nach Struktur-Prinzipien der Lotosblüten gestaltet wurde und von dem zäher Honig wie Wasser rückstandsfrei abtropft, spätestens dann sind wir vom Nutzen und zukünftigen Marktpotenzial der Nanotechnologie überzeugt. Der wissenschaftliche Umgang mit der Nanotechnologie ist von einer hohen Dynamik geprägt. Altvertraute Elemente wie etwa der Kohlenstoff lassen sich als atomare Bausteine zu nanoskaligen Strukturen wie den schon länger bekannten Fullerenen oder Nanoröhren zusammenfügen. Diese Bauteile weisen dann überraschende elektrische, mechanische oder optische Eigenschaften auf, die die Fantasie zur wirtschaftlichen Verwertung wecken. Oder Titandioxid. Seit 80 Jahren macht es eine steile Karriere als Weißpigment. In Form von Nano-Partikeln verliert es seine Deckkraft, wird transparent und kann als extrem stabiler UV- Absorber in transparenten Schichten etwa in der Kosmetik im Holzschutz oder in Synthesefasern verwendet werden. Kürzlich berichteten Forscher der Pennsylvania State University über 50 nm dicke Röhrchen aus Titandioxid, die als Sensoren für Wasserstoff geeignet sind und mit denen noch eine Konzentration von einem ppm (part per million, 1 Teil pro 1 Million Teile) nachgewiesen werden kann. Das sind wenige Beispiele aus einer inzwischen fast unüberseh- 8

9 baren Fülle von wissenschaftlichen Ergebnissen und Konzepten. Viele Experten sehen in der Nanotechnologie einen der großen Technologie-Trends des 21. Jahrhunderts. Große Erwartungen werden daran geknüpft; der VDI etwa betitelt eine äußerst lesenswerte Broschüre mit Nanotechnologie Innovationsschub aus dem Nano- Kosmos. Wer wie was? Für ein Unternehmen, das sich wie das unserige in der Nanotechnologie engagiert, stellen sich einige wenige, aber elementare Fragen: Wie gelingt es uns, die faszinierenden wissenschaftlichen Ergebnisse aus der Nanowelt in attraktive Nano-Produkte mit hohem Kundennutzen umzumünzen? Wie erfolgreich werden unsere Nano-Produkte im Markt sein? Wie schnell und mit welchem Aufwand werden wir Nano-Produkte und die zu ihrer Herstellung notwendigen Verfahren im industriellen Maßstab entwickeln? Können wir mit Nano-Produkten neue Märkte schaffen? Sind die von uns hergestellten Nano-Produkte für Menschen und Umwelt unbedenklich? Wird sich das in die Nano-Technologie investierte Kapital mit auskömmlichen Renditen verzinsen? Wie wird die Nano-Technologie unsere Produktionsweisen und das Leben der Menschen verändern? Die Antworten sind nicht leicht zu geben. Zweifellos werden Nano-Produkte Märkte finden und für Wachstumsschübe sorgen, aber es wird noch Jahre dauern, bis der Durchbruch zur industriellen Massenfertigung gelingt. Das zum Beispiel in der Innovations und Technikanalyse des VDI-Technologiezentrums für das Jahr 2001 genannte Weltmarktvolumen von ca. 50 Mrd. Euro erscheint doch recht hypothetisch. Aus der Sicht eines Herstellers von Nano-Produkten ist ohnehin nur der für das eigene Unternehmen zugängliche Markt von Interesse. So beträgt zum Beispiel das Weltmarktvolumen für Nano-Titandioxid im Jahre 2003 ca. 30 Mio. Euro und wird voraussichtlich bis 2010 auf ca Mio. Euro anwachsen. Auf dem Weg dorthin werden die potenziellen Kunden vom Nutzen der Nano-Produkte für ihre eigenen damit hergestellten Güter zu überzeugen sein. Das gelingt nur in enger Kooperation und in vernetzten Projekten. Nano-Erzeugnisse werden in der Regel noch auf viele Jahre funktionsgebende Zwischenprodukte sein. Sie dürfen nicht zu einer spürbaren Verteuerung der mit ihnen hergestellten Endprodukte, meistens Massenwaren, führen. Deren Käufer nutzen zwar gerne die verbesserte Funktionalität des von ihnen erworbenen Gegenstands, sind aber nicht bereit, erheblich mehr dafür zu bezahlen. Da Nano-Produkte in aller Regel hoch wirksam sind, werden für viele Anwendungen nur geringe Mengen benötigt sehr zum Leidwesen der Hersteller. Auch für dieses Problem müssen die Unternehmen wirtschaftlich vertretbare Lösungen finden. Natürlich wird das gelingen. Aber noch hat die Nano-Technologie längst nicht alle Hürden auf dem Weg zur globalen ökonomischen Erfolgsstory genommen. Langfristig durchsetzen werden sich die Unternehmen, die über eine solide Wissens- und Technologie-Basis, globalen Marktzugang und die Fähigkeit zum Managen vernetzter Projekte mit hohem Komplexitätsgrad verfügen. Und für die begeisterungsfähige Mitarbeiter arbeiten, die an die großen Chancen der Nanotechnologie glauben und die sich von den unglaublichen Möglichkeiten des Nanokosmos inspirieren lassen. Die Erfolgschancen werden steigen, wenn es zusätzlich gelingt, Universitäten und Unternehmen zielorientiert zu vernetzen. Die Universität Duisburg-Essen ist dazu als Partner der regionalen Industrie auf einem guten Weg. Denn nur über derartige Kooperationen stehen den Unternehmen die Ressourcen der verschiedenen Fachdisziplinen und der Zugang zum aktuellen Stand der Wissenschaft zur Verfügung, derer es bedarf, um mit dem Label Nanoproducts inside ihr Wissen im Markt erfolgreich zu Geld zu machen. 9

10 Innovative Lösungen mit Nano- Strukturen, -Schichten und -Partikeln Titandioxid Nano-Partikel Hocheffektiver UV-Schutz z.b. in Kosmetik und in transparenten Holzbeschichtungen. Verbesserte Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit von Abgas-Katalysatoren Dynamisches Colorstyling in Automobil- und Industrielacken. Sachtleben Chemie GmbH Postfach D Duisburg / Germany info@sachtleben.de www: sachtleben.de Tel.: Fax: Nanos stoppen Algen- und Pilzbefall Nichttoxisch katalytisch aktive Nano-Titanat- Partikel z.b. für Polyesterfasern und PET-Flaschen. Patentierte Herstellprozesse auf Basis selbstentwickelter Technologien in einer eigenen Multifunktionsanlage. Innovationen brauchen Netzwerke. Beispiele für unsere Innovationsfelder: Nanotechnologie Biotechnologie Neue Werkstoffe Industrial Design Kommunikationstechnik Mechatronische Systeme Medizin/Medizintechnik Wasser Optische Technologie Innovatives Bauen E-Learning/Wissensmanagement Brennstoffzellen Informatik Campus Duisburg: Wolf-Thomas Nußbruch 02 03/ Campus Essen: Dr. Ali-Akbar Pourzal 02 01/

11 N anotechnologie als Investmentstrategie Dr. Peter Wolff enjoyventure Management GmbH, Düsseldorf Noch vor nicht so langer Zeit bildeten IT-Investments den Wachstumsmotor für die Venture Capital-Branche. Die Veränderung der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen und die Suche nach neuen technologischen Plattformanwendungen rücken Technologien zum Anfassen zunehmend in den Fokus der VC-Unternehmen. Neben der Mikrosystemtechnik entwickelt sich die Nanotechnologie sukzessive zu einem neuen, interessanten Investitionsfeld. So verbindet die Nanotechnologie auf scheinbar ideale Weise den neu entdeckten technologischen Anspruch mit den daraus abgeleiteten enormen Marktpotenzialen. Im Folgenden sollen primär nicht die Marktpotenziale der Nanotechnologie, sondern technologische und betriebswirtschaftliche Fragestellungen aus Investorensicht im Mittelpunkt stehen. Dabei werden vor allem Abgrenzungen gegenüber reinen IT-Investments und die Diskussion der weichen Betreuungsfaktoren aufgezeigt. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass bei Investitionen im Bereich der Nanotechnologie zusätzliche wichtige Aspekte sowohl in der Projektvorphase, der Akquisition, als auch in der Projektentwicklung hervorzuheben sind. Neben der Notwendigkeit einer eigenen hohen Technologieaffinität der Beteiligungsgesellschaft ist die Brücke zwischen der Technologiedenke und der Investmentdenke zu schlagen. In den letzten zwei Jahren ist insgesamt ein höheres Interesse an der Nanotechnologie festzustellen. Auffallend ist, dass insbesondere in einem solchen Hochtechnologiebereich wie der Nanotechnologie Begriffe, Ansätze und Anwendungen sehr unterschiedlich bewertet und ausgelegt werden. Langfristige Technologievisionen werden oft mit kurzfristig umsetzbaren Markt und Geschäftsmodellen vermischt. In den betrachteten Technologiebereichen ist eine zunehmende Ausgründungsmentalität aus wissenschaftlichen Institutionen und Konzernen festzustellen. Die Motivation für diese beiden Bereiche ist unterschiedlich zu bewerten. Ausgründungen aus wissenschaftlichen Instituten heraus basieren oft darauf, dass in diesen Technologiebereichen derzeit ganz langsam eine Unternehmergeneration heranwächst. Zunehmend wird hier die Forderung gestellt, die eigenen, technologisch anspruchsvoll entwickelten Lösungen auch am Markt und in Anwendungen realisiert zu sehen. Beispiel für den Transformationsprozess sind die Fraunhofer-Institute und die damit verbundenen Ausgründungs und Investmentaktivitäten der Fraunhofer Venture- Gruppe. Neben den in der Vergangenheit stark zuhnemenden motivierenden Maßnahmen beispielsweise Veranstaltungen zur Unternehmensgründung, Businessplan-Wettbewerbe, Sensibilisierung bereits im Hochschulbereich hat Gastkommentar Universität Duisburg Essen 11

12 sicherlich auch die Gründungswelle im IT- Bereich mit zu dieser Entwicklung beigetragen. Zunehmend gewinnen auch forschungsnah Agierende Interesse an einer unternehmerischen Selbstständigkeit. Die zunehmende Ausgründungsphilosophie aus industriellen Unternehmen heraus ist dagegen ganz einfach auf der Motivation begründet, Technologiebereiche wie die Nanotechnologie von Anfang an marktüblichen Bedingungen im Aufbau des Geschäftes zu unterwerfen und gleichzeitig das eigene Risiko zu reduzieren. Auch in den Industrieunternehmen entsteht im Laufe der Zeit ein neues, selbstständig handelndes Mitarbeiterpotenzial, welches durchaus mit der Unterstützung des jeweiligen Unternehmens über eine Selbstständigkeit nachdenkt. Gastkommentar Technologisch ist zur Nanotechnologie anzumerken, dass es sich um eine sehr stark interdisziplinäre Herausforderung handelt, welche von einer hohen Integrationsleistung abhängig ist. Es entstehen Plattformtechnologien, die breit und für unterschiedliche Marktanwendungen ausgerollt werden können. Dem Blumenstrauß von potenziellen Anwendungsfällen steht die Konzentration auf erste marktnahe Umsetzungen einzelner technologischer Anwendungen gegenüber. Diese Konzentration und Fokussierung ist eine wesentliche Aufgabe in der Projektbegleitung durch Investoren. Insgesamt ist festzustellen, dass sich auch VC-Kapital zur Finanzierung solcher Technologien ganz langsam und stetig etabliert, wenn auch noch nicht die Wachstumsraten erreicht sind, die sich die VC-Branche wünscht. Dem ist gegenüberzustellen, dass insbesondere im Bereich der Nanotechnologie erst wenige gute Projektansätze zu finden sind, welche wichtigen Parametern einer VC-Finanzierung entsprechen, zu denen beispielsweise die Marktnähe, das Marktvolumen oder die Exit-Zeiträume gehören. Der Markt Die für die VC-Akquisition wichtigen Technologienetzwerke stellen sich häufig als Closed Shop dar. Die Verbindungen sind oft eng und spezialisiert zu bestimmten Technologiebereichen man kennt sich. Die Technologienetzwerke sind in den einzelnen Bereichen sehr klein und übersichtlich. Viele Nanotechnologieansätze befinden sich oft noch im Stadium der Grundlagenforschung. Hier ist der Weg zu marktfähigen Applikationen noch weit. Aus dieser Sicht ist die Mikrosystemtechnik durchaus in der Bedeutung für VC-Investitionen höher einzuschätzen. Die Nanotechnologie dagegen beschränkt sich in der marktnahen Einzelanwendung auf enge ausgewählte Bereiche beispielsweise auf Beschichtungen oder die Analytik. Die oben aufgezeigte enge Verknüpfung der Technologienetzwerke muss sukzessive durch eine partnerschaftliche Zusammenarbeit weiterentwickelt werden. Nanotechnologie ist für die VC-Branche nur weiter auszubauen, wenn die unterschiedlichsten Qualifikationsträger wie Wissenschaftler, Ingenieure, Kaufleute, Anwälte und Wirtschaftsprüfer näher zusammenrücken. Genau wie die Nanotechnologie selber ein interdisziplinärer Ansatz ist, muss dies auch bei der sukzessiven Weiterentwicklung der Nanotechnologie für das Venture Capital der Fall sein. Nano-Akquisition Bei der VC-Akquisition in diesen Technologiebereichen bekommt man häufig das Gefühl, dass auch die Fortschritte, mit denen eine Akquisition vorwärts schreitet, oft im Mikro oder Nanomaßstab liegen. Die unterschiedlichen Fakultäten, die in einem solchen Projekt bis zum Notartermin zusammenarbeiten, stellen eine hohe Herausforderung an die Fähigkeiten und die Moderationskompetenz aller Beteiligten. Manche Diskussionen lassen sich unter der 12 FORUM Forschung 2003/2004

13 ner in das Gesamtkonzept des Unternehmens bzw. in strategische Unternehmensentwicklungen mit einzubeziehen. In diesen Auseinandersetzungen, die in den VC-Unternehmen in der Vorprojektphase sehr stark und intensiv stattfinden, ist eine kritische Selbstüberprüfung des Teams in Bezug auf fehlendes Knowhow und eine gegebenenfalls notwendige Arrondierung unerlässlich. Nur so ist festzustellen, ob die Bedeutung der zentralen Fragestellungen durch das Team auch richtig eingeschätzt wird. Gerade in den Bereichen der Nanotechnologie ist festzustellen, dass hier ja alles ganz anders ist und es nichts mit Markenartikeln und Internet zu tun hat. Dies stimmt in vielen Themenstellungen oft nur eingeschränkt. Eine solche Diskussion wird sehr ausgeprägt geführt. Überschrift Deutscher Ingenieur meets Rechtsanwalt und Wirtschaftsprüfer treffsicher beschreiben. Auf der einen Seite steht eine Technologie, die so gut ist, dass sie sich von alleine verkauft, auf der anderen Seite werden juristische Hochseilakte in den Beteiligungsverträgen vollzogen, welche die letzten 0,1%-Wahrscheinlichkeiten optimieren. Hier ist es sicherlich hilfreich, wenn die technologisch orientierten Teilnehmer eigene Grenzen erkennen und ihre Themen frühzeitig durch die notwendigen Skills erweitern. Andererseits ist ein Branchenverständnis und Know-how für die juristische Perspektive durchaus sinnvoll. So lässt sich vermeiden, dass Vertragsdiskussionen oft mathematisch-theoretischer Natur sind. Bei der Entwicklung von Nanotechnologiethemen bekommt die Patentfrage sowohl in der Vorprojektphase als auch in der tiefen technischen Due Diligence ein sehr hohes Gewicht. Ausgründungen aus Konzernen machen diese Technologieprojekte in der Umsetzung nicht einfacher, sondern verlängern und komplizieren den Ausgründungsprozess. Neben der Diskussion betriebswirtschaftlicher und vertriebsorientierter Fragestellungen, welche in der Vorprojektphase sehr intensiv mit einem technologisch orientieren Gründerteam diskutiert werden, ist eine frühzeitige Identifikation und Integration technologisch etablierter Part- Projektbegleitung Grundsätzlich ist festzustellen, dass sich in der laufenden Projektbegleitung Investitionen im Bereich der Nanotechnologie nicht grundsätzlich von anderen Geschäftsmodellen differenzieren. Vielmehr ist eine unterschiedliche Intensität einzelner Fragestellungen festzustellen. So bekommt das Thema Teambildung ein stärkeres Gewicht, weil dies an vielen Stellen nicht direkt aus einer eigenen Motivation erfolgt. Die Entwicklung vom Forscher zum Unternehmer ist zu betreiben. Dabei ist in manchen Bereichen überraschend festzustellen, dass eine höhere unternehmerische Affinität vorliegt, als ursprünglich angenommen. Die Diskussion über die eigenen Bedarfe ist oft konfliktfreier und offener zu führen, als es in der Vergangenheit in den von ihren Skills breit aufgestellten IT-Teams war. An vielen Stellen betreten VC-Unternehmen im Bereich der Entwicklungsinvestitionen, der Technologie-Förderprogramme und der Ausschreibung diverser Forschungsprojekte, welche mit den Investments verbunden sind, Neuland. Dabei bieten solche Investitionsmöglichkeiten attraktive Ansätze zum weiteren Ausbau des Unternehmens. Wichtig ist, dass solche Zahlungsströme für die Unternehmer nur als zusätzliche Mittel verstanden werden. Der Zuschlag für ein Förderprojekt entspricht nicht am Markt erreichten Umsätzen, bei denen mein Produkt einen Kunden überzeugt hat! Die Diskussion solcher Vertriebsthemen ist oft von einer wenig differenzierenden Argumentation geprägt. Stark technologisch ausgeprägte Gastkommentar Universität Duisburg Essen 13

14 Erfolgsfaktoren bei der Technologieentwicklung Gastkommentar Teams haben ein klassisches Vertriebsverständnis, welches aus persönlichen Umfelderfahrungen geprägt ist. Hier ist das Thema Vertrieb und die Definition der Inhalte viel sensibler zu diskutieren. Ein wichtiger Punkt in der Projektbegleitung ist die Sicherstellung von Synergien zwischen den Portfoliounternehmen und anderen Technologieansätzen innerhalb des Marktes. Dies ist insbesondere auch durch den VC-Investor sicherzustellen und zu fördern. Wie bereits oben skizziert, sind die eigentlichen technologischen Netzwerke sehr eng und stark auf bestimmte Bereiche fokussiert. Der Blick über den eigenen technologischen Tellerrand hinaus zu Integrationsansätzen mit anderen Geschäftsmodellen kann ein hohes Synergiepotenzial für das Portfoliounternehmen bergen. Hier sind alle weit reichenden Technologiekontakte sowie auch Diskussionen unter VC-Unternehmen sinnvoll und hilfreich. Beschreiben wir die eigene Investmentpraxis in den genannten Technologiebereichen, so verbinden wir mit der laufenden Betreuung Patent- Themen, die klare Fokussierung auf die ersten marktnahen Anwendungen, intelligente Investitionskonzepte für die notwendige Infrastruktur, die Ausgründungsproblematik mit allen verbundenen Fragestellungen sowie die Skalierung der Geschäftsmodelle in Abhängigkeit industrieller Technologiezyklen. Fazit Vor dem Hintergrund von mittel bis langfristig durchaus interessanten Entwicklungsperspektiven der Nanotechnologie stellt sich die Frage: Wo bleibt der Durchbruch der Nanotechnologie? Nanotechnologie ist eine Querschnittstechnologie, das heißt sie zeichnet sich durch eine langsame Integration in neue Produkte und Anwendungen aus. Sie hat einen evolutionären und keinen revolutionären Charakter. Nanotechnologie ist sehr breit ausgeprägt, betrifft viele Prozesse und ist in ihrer Entwicklung kapitalintensiv. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage: Lohnt es sich, in Nanotechnologie zu investieren? Die Antwort muss lauten: Die Nanotechnologie ist ein durchaus interessantes Investitionsfeld für die VC-Branche. In Deutschland findet sich sowohl die notwendige industrielle Infrastruktur als auch ein technologischer Vorsprung in vielen F&E-Bereichen. Die Märkte wachsen, und Kernanwendungen im Bereich Automotiv, Chemie oder Maschinenbau sind in Deutschland exzellent ausgeprägt. Venture Capital und Nanotechnologie findet sich heute sowohl in kleinen, spezialisierten VC s mit Markt- und Technologie-Know-how als auch in einigen Corporate-VC s wieder. Hier ist aber eine aktivere Rolle auch von größeren Playern gewünscht. Eine langfristige und ruhige Investitionsstrategie in Nanotechnologie entwickelt diese Märkte und verhindert eine neue Investmenteuphorie. Eine eigene Technologieaffinität der Beteiligungsgesellschaft und ein closing the gap zwischen Forschung und Entwicklung und dem unternehmerischen Entwicklungsansatz machen Investitionen in der Nanotechnologie zu einem attraktiven Betätigungsfeld. 14 FORUM Forschung 2003/2004

15 GUT ZUM HIMMEL. GUT ZUR ERDE. GUT ZUM WÄRMEN: UNSER Innovationen brauchen Netzwerke. Beispiele für unsere Innovationsfelder: Nanotechnologie Biotechnologie Neue Werkstoffe Industrial Design Kommunikationstechnik Mechatronische Systeme Medizin/Medizintechnik Wasser Optische Technologie Innovatives Bauen E-Learning/Wissensmanagement Brennstoffzellen Informatik Campus Duisburg: Wolf-Thomas Nußbruch 02 03/ Campus Essen: Dr. Ali-Akbar Pourzal 02 01/

16 D er gewisse Dreh Spintronik neue Perspektiven der Informationstechnik Sicherlich haben auch Sie als Kind einen Kreisel betätigt. Durch eine geschickte Drehbewegung setzt man dieses Spielzeug in Gang, und je nachdem, wie es angeschubst wird, dreht es sich im oder gegen den Uhrzeigersinn. Was würden Sie auf die Behauptung erwidern, der Drehsinn eines Kreisels könne zur Informationsdarstellung eingesetzt werden? Zum Beispiel würde ein Kreisel, der sich im Uhrzeigersinn dreht, eine logische 0 verkörpern und einer, der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, eine logische 1. Unsinn! sagen Sie, der Kreisel fällt doch irgendwann um, und dann ist die gesamte Information verloren. Sie haben Recht und trotzdem: Das hochaktuelle Forschungsgebiet der Spintronik hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, winzigste, elementare Kreisel als Informationsträger nutzbar zu machen. In der Fachwelt wird sogar bereits spekuliert, inwieweit die Spintronik die herkömmliche Mikroelektronik ergänzen oder gar ersetzen kann. eingeführt und von Paul Dirac wenige Jahre später theoretisch untermauert. Die spinnen, die Elektronen Sucht man ein anschauliches Bild für diese Eigenschaft, drängt sich der Kreisel auf. So wie man einem Kreisel einen Drehsinn zuordnen kann, ordnet man dem Elektron einen Spin, so etwas wie eine Drehung um seine eigene Achse, zu (vergleiche Stichwort: Spin). Je nach Drehrichtung führt man die Bezeichnungen Spin-auf und Spin-ab ein. Dass dieses einfache Bild dennoch nicht ganz angemessen ist, zeigt folgende Überlegung: Ein Elektron ist ein punktförmiges Teilchen, besitzt keine Ausdehnung und kann sich demzufolge auch nicht um seine eigene Achse drehen. Eine fundierte und korrekte Beschreibung des Spins kann nur im Rahmen der Quantenmechanik erfolgen, einer zu Beginn des vorigen Jahrhunderts entwickelten Theorie zur Beschreibung des Mikrokosmos. Trotzdem, viele Eigenschaften des Spins können im klassischen Bild eines winzigen Kreisels zumindest qualitativ veranschaulicht werden. Abbildung 1: Eingliederung der Spintronik in die Informationsgesellschaft. Blau unterlegte Bereiche basieren auf Metallen, grün unterlegte auf Halbleitern. Wenn Sie Ihren PC einschalten, um im Internet zu surfen oder eines Ihrer geliebten Computerspiele anzuklicken, flitzen Zehn- oder gar Hunderttausende von Elektronen im Mikroprozessor hin- und her, auch wenn nur ein einziges Bit verändert wird. Das Elektron als elementarer Ladungsträger besitzt eine negative Ladung und die herkömmliche Mikroelektronik beruht auf dem Transport und der Speicherung vieler solcher Ladungen. Nun hat ein Elektron außer seiner Ladung noch eine weitere, viel faszinierendere Eigenschaft: den so genannten Spin. Der Begriff des Spins wurde Mitte der Zwanziger Jahre des vorigen Jahrhunderts von Samuel Goudsmit und George Uhlenbeck Der Begriff Spintronik ist zusammengesetzt aus den Wörtern Spin und Elektronik. Gemeint ist damit eine neue Art von Elektronik, die nicht, wie die herkömmliche Mikroelektronik, auf der Verarbeitung und Speicherung von 16 FORUM Forschung 2003/2004

17 Ladungen, sondern auf Injektion, Transport und Manipulation von Spins beruht. So könnte zum Beispiel ein Elektron die Information 0 oder die Information 1 tragen, je nachdem ob ein Spin-auf- oder ein Spin-ab-Zustand vorliegt. Ein einfaches Umklappen des Spins, beispielsweise durch kurze Laserpulse, würde aus einem Bit 0 ein Bit 1 (oder umgekehrt) machen, ohne dass überhaupt ein Strom fließt. Dies ist nur eine der unzähligen faszinierenden Möglichkeiten in der Spintronik. Visionen wie Schaltungen mit höheren Geschwindigkeiten bei reduzierter Leistungsaufnahme, nichtflüchtige Speicher auf Halbleiterbasis oder gar die Integration von Informationsverarbeitung und Informationsspeicherung auf einem Halbleiter-Chip lassen die Herzen der Ingenieure höher schlagen. Für Wissenschaftler bietet sich ein enorm attraktives Betätigungsfeld. Neue Konzepte müssen vorgeschlagen, Werkstoffe entwickelt und Bauelemente und Materialien hinsichtlich ihrer Eigenschaften mit modernsten Methoden der Mikro- und Nanoanalytik untersucht werden. Magnetische Halbleiter Allgemein gilt die Entdeckung des Riesen-Magneto-Widerstands (GMR; Giant Magneto-Resistance) im Jahre 1988 als der Beginn einer neuen, spin-basierten Elektronik. In dünnen Schichten, wechselweise aus ferromagnetischen und nicht-magnetischen Materialien zusammengesetzt, hängt der elektrische Widerstand von der relativen Orientierung der jeweiligen Magnetisierung ab. Sind die magnetischen Schichten parallel zueinander magnetisiert, ist der Widerstand am geringsten, sollten sie antiparallel magnetisiert sein, beobachtet man einen hohen elektrischen Widerstand. Es zeigte sich, dass die Streuung und damit der Widerstand der für den Strom verantwortlichen Elektronen von ihrer Spinorientierung abhängt, d. h. von der Tatsache, ob sich das Elektron im Spin-auf- oder im Spin-ab-Zustand befindet. Dieses Konzept wurde in vielfältiger Weise weiterentwickelt und ist heute zum Beispiel Grundlage für den Lesekopf einer Festplatte in modernen PCs. Schnell entstand aus einer Idee ein Produkt für den Massenmarkt. Neuartige Bauelemente, wie beispielsweise das MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) sollen bereits in Kürze auf dem Markt sein und den Vorteil eines herkömmlichen RAM-Speichers, den schnellen Zugriff, mit den Vorteilen einer permanenten Speicherung verbinden. Das lästige und Zeit raubende Booten des PCs könnte dann tatsächlich entfallen! Der Spin kennzeichnet eine Art inneren Drehimpuls eines Teilchens wie zum Beispiel eines Elektrons, eines Protons oder eines Quarks. Ein anschauliches, aber nicht ganz korrektes Vergleichsbild ist ein Kreisel, der sich um seine Achse dreht. Die Drehbewegung eines Kreisels lässt sich durch einen Eigen-Drehimpuls beschreiben, der von der Drehfrequenz und der Massenverteilung des Kreisels abhängt. Einem Elektron lässt sich ebenfalls ein Eigen-Drehimpuls, der so genannte Spin, zuordnen. Der Eigen-Drehimpuls des Elektrons kann durch einen Pfeil veranschaulicht werden (siehe Skizze): Die Pfeilrichtung kennzeichnet die Drehachse, die Pfeillänge die Größe des Drehimpulses. Eine Überraschung für unser anschauliches Bild lehrt uns die Quantenmechanik: Die Drehachse weist entweder nach oben (Spin auf,, blau) oder nach unten (Spin ab,, grün), wobei die z-komponente des Drehimpulses s z = 1/2 h bzw. s z = -1/2 h beträgt (h 1, mal Js). Die Größe des Eigen-Drehimpulses s bleibt immer konstant. Ziehen wir nochmals das Spin Die oben genannten Bauteile bestehen aus Metallen, teilweise in Kombination mit Isolatoren, und werden in neuerer Sprachregelung eher der Magnetoelektronik als der Spintronik zugeordnet. Unter Spintronik im eigentlichen Sinn Abbildung 2: Transmissions-Elektronen-Mikroskop mit Sub-Nanometer- Auflösung. Der Bildeinsatz zeigt die Aufnahme eines Halbleiter-Quantenpunkts aus Indium-Gallium-Arsenid. Bild eines Kreisels heran: Spin-auf und Spin-ab entsprechen einer Drehung im oder gegen den Uhrzeigersinn; die zeitliche Konstanz des Drehimpulsbetrags würde bedeuten, dass sich der Kreisel immer und ewig weiter dreht und höchstens die Richtung, nicht aber die Geschwindigkeit ändert. Eine weitere Besonderheit zeichnet den Spin aus: Auch Überlagerungszustände mit α + β sind möglich! Würde man eine Messung durchführen, erhielte man mit einer Wahrscheinlichkeit von α 2 einen Spinauf-Zustand und mit einer Wahrscheinlichkeit von β 2 einen Spin-ab-Zustand. Dabei ist der Drehimpuls eines kleinen Spielzeugskreisels ungefähr mal größer als derjenige eines Elektrons. Da das Elektron negative Ladung besitzt, führt der Drehimpuls zu einem magnetischen Moment, ähnlich wie ein Kreisstrom in einem Elektromagneten ein Magnetfeld generiert. Elektronen verhalten sich in einem Magnetfeld wie kleine Magnete und richten sich entsprechend aus. Spins können also durch magnetische Felder oder magnetische Materialien manipuliert werden. Universität Duisburg Essen

18 wahren können. Plötzlich war die Spin-Lebensdauer 100-mal länger als die Dauer typischer Schaltprozesse im Mikroprozessor und es wurde Spin-Transport über Strecken möglich, die 100- bis 1000-mal größer waren als die Länge einer Steuerelektrode in einem Transistor. Nachdem es dann nur zwei Jahre später sowohl in Würzburg als auch in Sendai, Japan, gelang, spinpolarisierte Elektronen über einen elektrischen Kontakt in einen Halbleiter zu injizieren, war ein weiterer Meilenstein in Richtung Spintronik getan. Grundlage für diese Experimente war die Verwendung magnetischer Halbleiter zur Ausrichtung der Spins. Abbildung 3: Prinzip der Informationskonversion zwischen der Polarisation des Lichtes und dem Spin von Elektronen bzw. Löchern. 18 versteht man die Nutzbarmachung des Spin- Freiheitsgrades in Halbleitern. Der Spin eines Teilchens ist immer mit einem magnetischen Moment verknüpft und kann deshalb durch Magnete manipuliert werden. Dies erklärt, warum der langjährige Traum vieler Forscher, die Eigenschaften von Halbleitern mit denen von Ferromagneten zu verbinden, nun neue Nahrung erhält. Deshalb wird aktuell intensive Forschung an einer neuen Werkstoffklasse, den magnetischen Halbleitern, betrieben. Bedenkt man, dass Halbleiter die Materialgrundlage für die gesamte Mikro- und Optoelektronik sind, lässt sich schon erahnen, wie attraktiv es sein könnte, Informationsverarbeitung, -übertragung und -speicherung mit ein und derselben Materialklasse, den Halbleitern, realisieren zu können (Abb. 1). Zunächst mussten allerdings ganz neue Herausforderungen gemeistert werden. So ist zum Beispiel bekannt, dass die Ladung eines Elektrons beliebig lange erhalten bleibt und man nicht befürchten muss, dass es plötzlich positiv geladen und damit die gesamte Information verloren ist. Wie lange aber bleibt der Spin eines Elektrons in einem Festkörper erhalten? Und wie kann man Spins in einen Halbleiter injizieren, im Halbleiter manipulieren und anschließend auslesen? In Fachkreisen haben diesbezüglich einige Experimente in den späten 90er Jahren für Aufsehen gesorgt. Eine Arbeitsgruppe in Santa Barbara, USA, etwa berichtete, dass in einem GaAs-Kristall, einem Verbindungshalbleiter aus Gallium- und Arsen-Atomen, die Elektronen ihren Spinzustand über einen Zeitraum von 0.1 Mikrosekunden (= sec) und über Transportstrecken von 100 Mikrometern be- Neue Werkstoffe Um das vielfältige Potenzial der Spintronik auch nur annähernd auszuloten und letztlich nutzbar zu machen, muss die Entwicklung und Analyse neuartiger Werkstoffe wie beispielsweise von Halbleiter-Nanostrukturen oder magnetischen Halbleitern vorangetrieben werden. Hier kommen Nanotechnologie und Nanoanalytik, Arbeitsschwerpunkte im Bereich Werkstoffe der Elektrotechnik der Universität Duisburg-Essen, ins Spiel. Die Verkleinerung von Halbleiterkristallen auf Größen im Bereich einiger Milliardstel Meter (= einige Nanometer) gibt den Wissenschaftlern die Möglichkeit, die Eigenschaften nanoskaliger Materialien quasi maßzuschneidern. Parallel dazu müssen Techniken erarbeitet werden, um solche Winzlinge überhaupt untersuchen zu können und deren Eigenschaften mit Blick auf potenzielle Anwendungen in der Spintronik zu studieren. Kristalle mit einer Ausdehnung von ein paar Nanometern kann schließlich das menschliche Auge selbst unter Zuhilfenahme der besten optischen Mikroskope nicht mehr erkennen. An einem charakteristischen Beispiel aus der Spin-Optoelektronik soll gezeigt werden, wie Nanostruktur-Präparation und Nanostruktur- Analyse heutzutage miteinander verzahnt sind. Bettet man einen winzigen Halbleiter-Kristall (zum Beispiel aus Indium-Arsenid oder Cadmium-Selenid) vollständig in einen Halbleiter mit größerer Bandlücke wie zum Beispiel Gallium- Arsenid oder Zink-Selenid ein, erhält man so genannte Quantenpunkte. Diese Zwerge (griech: nanos) besitzen eine Ausdehnung von nur wenigen Nanometern, so dass man schon ein hoch auflösendes Elektronen-Mikroskop braucht, um diese Gebilde überhaupt sichtbar zu machen (Abb. 2). Elektronen sind in Quantenpunkten in allen drei Raumrichtungen eingesperrt. Damit unter- FORUM Forschung 2003/2004

19 Bringen Sie der Technik das LEBEN bei. Für Visionäre der Ingenieurwissenschaften Naturwissenschaften Informatik Wirtschaftswissenschaften WIR ENTWICKELN TECHNIK, die das Leben leichter macht. Noch Fragen? Gut. Denn genau die sind Ihr erster Schritt in Richtung Zukunft. OB ALS WERKSTUDENT, Praktikant oder Diplomand in unseren internationalen Teams lernen Sie, daraus Antworten für die Halbleitertechnologien von übermorgen abzuleiten. Und genau diese Antworten bilden die Basis für weltverändernde Entwicklungen in den Bereichen drahtgebundene und mobile Kommunikation, Sicherheitssysteme und Chipkarten, Automobil- und Industrieelektronik sowie Speicherbauelemente. Aktuelle Angebote finden Sie unter CLEVER UND NEUGIERIG aufdie High-Tech-Spitze? Unter erfahren Sie alles über das Student MemberChip Program unser Förderprogramm für Topstudenten. S TUDIENENDE IN SICHT? Infos über unser International Graduate Program finden Sie unter

20 Wissen basierte Betriebsführung und Instandhaltung Professor Dr.-Ing. F.A. Sturm 2. Ausgabe 2001, 326 Seiten, Preis für VGB-Mitglieder 105,, für Nichtmitglieder 125,, + Versandkosten und MWSt. Die komplexe Steuerung von Prozessen, der Betrieb und die Instandhaltung von Anlagen, die Führung von Unternehmen erfordern immer mehr Wissen und Können, um effektiv, zuverlässig und mit hoher Qualität zu produzieren, optimal zu verteilen und kostengünstig zu vermarkten. Kenntnisse über den technischen und betriebswirtschaftlichen Zustand der Anlagen und deren Komponenten, die On-line-Optimierung von Prozessen, die On-line-Einsatzoptimierung unterschiedlicher Produktionsmittel und das Zeit nahe Kostencontrolling werden immer unentbehrlicher und wertvoller: Wissen und Können prägen immer mehr den Erfolg. Immer weniger Personal wird zukünftig komplizierte und komplexe Anlagen betreiben und instandhalten. Betrieb und Instandhaltung rücken immer enger zusammen. Informationen aus dem Betrieb werden wichtiger für die Instandhaltung, Aufgaben der Instandhaltung werden dem operativen Betrieb übertragen. Weniger aktives Personal, aber eine immer größere Flut von Daten und Informationen erfordert neue Methoden für die Betriebsführung und die Instandhaltung. Das Wissen über den technischen und betriebswirtschaftlichen Zustand von Anlagen und deren Komponenten für Betriebsführung und Instandhaltung erhält eine höhere Priorität während der gesamten Lebensdauer und ist deshalb immer mehr von den Führungskräften und dem gesamten Personal zu generieren und abzurufen. Fundierte operative und strategische Entscheidungen für eine effiziente Betriebsführung und Instandhaltung erfordern vom Management praktikables Wissen und von Informationssystemen unkompliziert abrufbare Informationen. Das Buch Wissen basierte Betriebsführung und Instandhaltung vermittelt das unverzichtbare Grundwissen, bereitet es abrufbereit auf und vermittelt moderne Arbeitsmethoden für die Betriebsführung und die Instandhaltung. Theoretisches Wissen wird immer an Praxisbeispielen gespiegelt. Die Prozessunterstützung mit Werkzeugen und Methoden einer leistungsstarken Informationstechnologie wird vorbereitet und eingeführt. Manager, Führungskräfte und Mitarbeiter werden gleichermaßen bei der Vorbereitung und Ausführung operativer und strategischer Handlungen und Entscheidungen geführt. Dieses Anliegen wird durch einfache und verständliche Darstellungen unterstützt. Das Buch Wissen basierte Betriebsführung und Instandhaltung wurde weiterentwickelt aus dem Buch Zustandswissen des gleichen Verlages. Impulse des sehr breiten Leserkreises dieses Buches wurden aufgegriffen. Neu aufgenommen wurde die Wissenbasierte Betriebsführung und Instandhaltung. Erfahrungen, Methoden und Werkzeuge bei der Einführung neuer Betriebsmanagementsysteme wurden für dieses Buch neu erarbeitet. Druckfehler wurden korrigiert. Der Autor Professor Dr.-Ing. F. A. Sturm (*1938) beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit den Fragen der Betriebsführung, der Anlagendiagnostik und der Instandhaltung von Produktionsanlagen. Seine Tätigkeit spannt sich vom praktischen Betrieb von Kraftwerken über Lehre und Forschung an Hochschulen und Universitäten bis hin zur Konzipierung und Einführung von Betriebsmanagementsystemen in der energiewirtschaftlichen Praxis. International bekannt ist er durch seine Arbeiten und Innovationen zur Strategie der Instandhaltung. Der Inhalt des Buches Wissen basierte Betriebsführung und Instandhaltung ist besonders durch diese praktische Arbeit des Autors vor Ort im zurückliegenden Jahrzehnt bei der durchgreifenden Entwicklung und Einführung der Informationstechnologie auf den Gebieten Betriebsführung und Instandhaltung geprägt. In 10 Kapiteln des Buches werden die folgenden Inhalte behandelt: Wissen und Können entscheiden über den Erfolg; Daten und Informationen für Betriebsführung und Instandhaltung; Schädigung von Anlagen und Komponenten; Zuverlässigkeit und Bewertung des Ausfallverhaltens; Wissen basierte Betriebsführung; Wissen basierte Instandhaltung; Organisation der Instandhaltung; Bewertungsmethoden und Anlagencontrolling; Betriebsmanagementsysteme; Motivation und Erfolg Der Praktiker findet den Inhalt des Buches so ausgewählt und eine Darstellungsform, die sich auf unbedingt Erforderliches beschränkt und ein rationelles Arbeiten ermöglicht. Das Buch hat 326 Seiten und kostet für VGB-Mitglieder 105,, für Nichtmitglieder 125,. Die vorgenannten Preise verstehen sich jeweils zuzüglich Versandkosten und MWSt.) VGB PowerTech Service GmbH Postfach D Essen Verlag technisch-wissenschaftlicher Schriften Telefon #49(0)201/ Fax #49(0)201/ mark@vgb.org