Nehmen wir einen beliebigen Gegenstand aus der sichtbaren Welt, die uns umgibt: der Makrowelt. Ein ganz normales Backblech zum Beispiel. Es hat eine feste, glatte Oberfläche aus Metall. Mit einer Lupe allerdings erkennen wir, dass diese Oberfläche gar nicht so glatt ist: Da sind Kratzer und feine Spuren von eingebrannten Resten – vielleicht vom Kuchen von gestern.
Makrowelt
Makroskala
Alles, was wir mit blossem Auge oder simplen Instrumenten erkennen.
Meter (m)
= 1 m
Millimeter (mm)
= 0,001 m (10–3 m)
d.h. ein Tausendstelmeter
Unter dem Mikroskop
Mikroskala
Hier geht es um Mikroorganismen, Molekülstrukturen, Zellen, Kristalle …Sichtbar macht sie ein Mikroskop.
Mikrometer (μm)
= 0,000001 m (10–6 m)
d.h. ein Millionstelmeter
Anwendungen in Feinmechanik, Automobilindustrie, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrttechnik: Laser, Sensoren, Mikrochips, elektronische Schaltungen, Computerkomponenten usw.
Mit einem Mikroskop können wir noch genauer hinschauen. Nun zeigt sich, dass die scheinbar feste Oberfläche unseres Backblechs in Wirklichkeit nicht durchgehend fest ist: Sie besteht aus einer Ansammlung vieler kleiner Metallpartikel. Hier befinden wir uns auf der Mikroebene.
Kleinste Teilchen
Nanoskala
Im Nanobereich geht es um winzige Strukturen wie Moleküle und Viren. Hier kommt ein Elektronenmikroskop zum Einsatz. Statt mit Licht arbeitet es mit einem Elektronenstrahl.
Nanometer (nm)
= 0,000000001 m (10–9 m)
oder ein Milliardstelmeter
Anwendungen in Nanomedizin, Nanowerkstoffe, Oberflächenbeschichtungen, Speichertechnologien
Ein hochauflösendes Elektronenmikroskop lässt uns noch weiter in die Tiefe blicken: Jetzt sind wir in der Nanowelt. Hier wird klar, dass jedes einzelne Metallteilchen wiederum aus noch kleineren Einheiten besteht, aus Molekülen, die in einem Gitter angeordnet sind.
Atomare Skala
Hier wird es extrem winzig. Atome werden in Pikometer gemessen, Atomkerne in Femtometer und die kleinsten Bausteine unserer Welt, die Elementarteilchen, misst man in Attometer. Ein Rastertunnelmikroskop kann atomare Strukturen im Pikometerbereich sichtbar machen. Wird es noch kleiner, braucht man ganz andere Geräte – wie den Teilchenbeschleuniger des CERN bei Genf. Dort werden in einem 27 Kilometer langen unterirdischen Ring die kleinsten Bestandteile der Materie erforscht.
Pikometer (pm)
= 0,000000000001 m (10–12 m)
oder ein Billionstelmeter
Femtometer (fm)
= 0,000000000000001 m (10–15 m)
oder ein Billiardstelmeter
Attometer (am)
= 0,000000000000000001 m (10–18 m)
oder ein Trillionstelmeter
Anwendungen in Kernspaltung und Quantencomputer
Und wenn wir noch weiter hineinzoomen, werden immer kleinere Bausteine sichtbar: Atome, Protonen und Neutronen im Atomkern und irgendwann Elementarteilchen, also die allerkleinsten (bisher bekannten) Bausteine der Materie.
Grosse Ideen
Makro – Mikro – Nano – atomar: Technisch immer komplexere Geräte lassen die Forschung immer tiefer in die Materie blicken. Auf jeder Ebene entdeckt sie neue Eigenschaften und Phänomene. Und damit eröffnet sich jedes Mal ein Riesenpotenzial an innovativen Anwendungen.
Erstellt: 15.12.2025