Nanotechnik

Eigenschaften und technisches Potenzial von Nanosilber

| Autor / Redakteur: Dr. Daniel Kluge * / Johann Wiesböck

Gedruckte Schaltungen und flexible Leiterbahnen können mit Nanosilber realisiert werden
Gedruckte Schaltungen und flexible Leiterbahnen können mit Nanosilber realisiert werden (Bild: Shawn Hempel - istockphoto.com)

Nanosilber ist ein Material mit hohem technischem und wirtschaftlichem Potenzial. Die technische Besonderheit von Nanosilber liegt in seiner antibakteriellen Wirkung und vor allem auch in der hohen elektrischen Leitfähigkeit.

Das Netzwerk NanoSilber hat sich die Förderung und Unterstützung kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) bei der verantwortungsvollen Nutzung des Potenzials von Nanosilber durch innovative Entwicklungen zur Aufgabe gemacht. Das Kooperationsnetzwerk, das seinen Ursprung im Cluster Nanotechnologie hat, wurde 2011 mit finanzieller Unterstützung des Bundeswirtschaftsministeriums ins Leben gerufen und wird von der Nanoinitiative Bayern GmbH gemanagt.

Nanosilber ist ein Stoff, der eigentlich schon im 19. Jahrhundert bekannt war und genutzt wurde, meist unter dem Namen „kolloidales Silber“. Damals fanden Nanosilber-Lösungen vor allem aufgrund ihrer antimikrobiellen Wirkung Anwendung. Mit dem Siegeszug der Antibiotika wurde Nanosilber jedoch verdrängt und die antimikrobiellen Eigenschaften gerieten zunächst in Vergessenheit. Im Zuge des technologischen Fortschritts im Bereich der Nanotechnologie erlebt Nanosilber nun im 21. Jahrhundert jedoch eine Renaissance, was auf folgende besondere Eigenschaften des Nanosilbers (mit Teilchengrößen typischerweise zwischen 10 nm und 60 nm) zurückzuführen ist:

  • Antimikrobielle Wirkung
  • Katalytische Eigenschaften
  • Nanospezifische optische Eigenschaften
  • Höchste elektrische Leitfähigkeit aller Elemente

Nicht zuletzt durch zunehmende Probleme mit Antibiotikaresistenzen wird die antimikrobielle Wirkung wieder enorm relevant. Im Kontakt mit wässrigen Medien werden Silberionen (Ag+) freigesetzt, die Bakterien, Viren und Pilze schädigen. Dies geschieht grundsätzlich auch bei massivem Silber oder Silbersalzen, jedoch sind Nanopartikel für solche Anwendungen ideal, da sie aufgrund ihrer großen Oberfläche eine hohe Freisetzungsrate, aber langanhaltende Wirkung besitzen. So werden nur geringste Silbermengen benötigt, was Kosten senkt und Ressourcen schont.

Ähnlich verhält es sich bei der Katalyse, wo aufgrund der hohen spezifischen Oberfläche von Nanopartikeln der Einsatz von Nanosilber als Katalysator besonders effizient ist, beispielsweise bei der Herstellung von Ethenoxid und Formaldehyd, die wichtige Bausteine vieler Kunststoffe sind.

Weiterhin treten durch die Nanoskaligkeit besondere optische Eigenschaften auf. Nanosilberpartikeln zeichnen sich durch eine besonders starke Oberflächenplasmonenresonanz aus. Die Leitungselektronen an der Partikeloberfläche werden dabei zu einer gemeinsamen Schwingung angeregt. Dieses Verhalten verspricht vielfältige Anwendungen in Optik und biochemischer Analytik, beispielsweise für Superlinsen zur Steigerung der Auflösungsgrenze, für optische Datenspeicher und Verstärker zum Nachweis oberflächlich adsorbierter Biomoleküle.

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