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Nan_OS - Das Schülerlabor zur Nanochemie

Dauer: bis zu 6 Schulstunden

Jahrgänge: 12. - 13.

Durchführung mit Tablets und Druckversion möglich.

Nanochemie - Eine Wissenschaft der Zukunft

Die Nanochemie hat in den letzten Jahren aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungsfelder und ihres transformativen Potenzials stark an Bedeutung gewonnen. Diese Relevanz wurde im Jahr 2022 durch die Kultusministerkonferenz anerkannt, als das Themenfeld in die allgemeinen Bildungsstandards für die Allgemeine Hochschulreife aufgenommen wurde. In der Folge integrierten verschiedene Bundesländer die Nanochemie in ihre Kerncurricula, darunter Niedersachsen, wo der Themenbereich seit dem Schuljahr 2023/2024 fester Bestandteil des Chemieunterrichts in der gymnasialen Oberstufe ist.

Nanochemie befasst sich mit der Synthese, den Eigenschaften und der Anwendung von Materialien, die Strukturen im Nanometerbereich (1–100 nm) aufweisen. Diese Dimension zeichnet sich durch ein außergewöhnliches Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und das Auftreten quantenmechanischer Effekte aus. Solche Phänomene führen dazu, dass Nanopartikel Eigenschaften besitzen, die deutlich von denen ihrer makroskopischen Gegenstücke abweichen.

Ein prägendes Merkmal der Nanochemie ist die kontrollierte Synthese von Nanopartikeln. Hierbei unterscheidet man zwischen Bottom-up-Ansätzen, bei denen Partikel durch den Aufbau aus Atomen oder Molekülen entstehen, und Top-down-Methoden, bei denen größere Strukturen auf nanoskalige Dimensionen reduziert werden.

Die besonderen Eigenschaften von Nanopartikeln, wie ihre optische Fluoreszenz, hohe Reaktivität und geringe thermische Stabilität, eröffnen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.

Trotz dieser Potenziale birgt die Nutzung von Nanopartikeln auch Risiken. Ihre geringe Größe erlaubt es ihnen, biologische Barrieren zu überwinden, wodurch gesundheitliche und ökologische Bedenken aufkommen. Diese Ambivalenz macht die Nanochemie zu einem idealen Themenfeld für die schulische Bildung.