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Ansätze zur technischen Nutzung der Selbstorganisation

18.10.2003 - (idw) VDI Technologiezentrum

Das VDI-Technologiezentrum hat im Rahmen der Technologiefrüherkennnung einen Monitoring-Bericht zur technischen Nutzung der Selbstorganisation präsentiert, der im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung erstellt wurde.

Selbstorganisation ist eines der Grundprinzipien für Strukturbildung und Wachstum in der Natur. Sie basiert darauf, dass sich einzelne Bausteine zu wohlgeordneten, funktionierenden Einheiten zusammenfügen. Verantwortlich für diesen Ordnungsprozess sind Wechselwirkungen zwischen den Bausteinen. Sie bringen einfache Gebilde, wie eine Schneeflocke, oder komplexe, wie eine lebende Zelle, allein aus "Anweisungen" hervor, die implizit im Ausgangsmaterial enthalten sind. Eindrucksvolle Beispiele sind die Replikation von DNA-Strängen und die Selbstorganisation von Proteinen.

Unter der "Technik" der Selbstorganisation lässt sich die Kontrolle und die Nutzung geeigneter Selbstorganisationsphänomene als Konstruktionsprinzip für funktionelle Schichten, Partikel oder Bauteile verstehen. Nach dem Vorbild der Natur werden in diesem Ansatz größere Einheiten aus einzelnen Bausteinen aufgebaut. Dabei ist der Bauplan den einzelnen Bausteinen zumindest teilweise aufgeprägt. Dieses Aufprägen der Strukturinformationen auf die einzelnen Bausteine ist der Schlüssel zur technischen Nutzung der Selbstorganisation. Der Herstellungsprozess läuft dann von alleine ab, sobald die Bausteine zusammengeführt und sich selbst überlassen werden. Die Intervention von außen beschränkt sich auf die Kontrolle der Umgebungsbedingungen.

In den letzten Jahren lässt sich ein deutlicher Anstieg sowohl der Publikationszahlen, als auch der Patent-Anmeldungen auf dem Gebiet der Selbstorganisation feststellen. Es gibt mittlerweile zahlreiche Ideen zu einer technischen Nutzung der Selbstorganisation. Diese Ansätze werden übergreifend in allen drei naturwissenschaftlichen Grunddisziplinen, Physik, Chemie und Biologie, und in einer Vielzahl von Anwendungsfeldern, wie etwa in der Elektronik, der Optik und den Materialwissenschaften, untersucht. Einige Wissenschaftler sehen in der Nutzung von Selbstorganisationsprozessen ein hohes wirtschaftliches Potenzial, z. B. als kostengünstiges Herstellungsverfahren für komplexe Systeme mit neuer Funktionalität.

Die Zukünftige Technologien Consulting ZTC des VDI-Technologiezentrum hat im Auftrag des Bundesministerium für Bildung und Forschung den Stand der Forschung, anhand von Beispielen, in einem Monitoring-Bericht dargestellt.

Die Studie ist kostenlos erhältlich bei:
Dr. Andreas Hoffknecht
Zukünftige Technologien Consulting des VDI-TZ
Graf-Recke-Strasse 84
D-40239 Düsseldorf
Fax: + 49 (0) 211 62 14-1 39
E-Mail: hoffknecht@vdi.de
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