Umrechnung von 3 Nanometer in Ångström

Informationen über Nanometer (nm)

Das Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters. Es entsteht, indem der SI-Vorsatz Nano für 10^-9 auf das Meter angewendet wird, und wird nm geschrieben. Der Vorsatz geht auf das griechische nanos zurück, das Zwerg bedeutet.

Dies ist der Arbeitsmaßstab der modernen Optik und Elektronik. Sichtbares Licht reicht von etwa 380 nm am violetten bis 750 nm am roten Ende, weshalb das Nanometer die übliche Einheit ist, um Farbe physikalisch zu beschreiben. Ein Laserpointer mit 532 nm leuchtet grün, einer mit 650 nm rot. Ultraviolettes Licht liegt unter 380 nm, infrarotes über 750 nm.

Die Biologie nutzt die Einheit ständig. Die DNA-Doppelhelix ist etwa 2 nm breit. Ein typisches Virus misst zwischen 20 und 300 nm. Zellmembranen sind rund 7 nm dick. Diese Maße liegen unterhalb der Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskope, die durch die Wellenlänge des Lichts selbst auf etwa 200 nm begrenzt ist.

Die Halbleiterfertigung hat das Nanometer auch außerhalb der Wissenschaft bekannt gemacht. Fertigungsknoten trugen Bezeichnungen wie 90 nm, 45 nm, 14 nm, 5 nm und darunter. Die Zahl entspricht längst keinem einzelnen messbaren Merkmal auf dem Chip mehr, sondern ist eher eine Marketingbezeichnung als eine physikalische Größe; die zugrunde liegenden Strukturen messen jedoch tatsächlich Nanometer. Das Gate eines modernen Transistors ist wenige Dutzend Atome breit.

Die Nanotechnologie hat ihren Namen von der Einheit und umfasst herkömmlich Strukturen zwischen 1 und 100 nm. Werkstoffe verhalten sich in diesem Bereich oft anders, weil Oberflächeneffekte gegenüber den Eigenschaften des Volumens die Oberhand gewinnen.

Messungen in diesem Maßstab verlangen Instrumente, die nicht auf sichtbarem Licht beruhen. Elektronenmikroskope lösen Strukturen unterhalb eines Nanometers auf, indem sie Elektronen nutzen, deren effektive Wellenlänge weit kürzer ist als die des Lichts. Rasterkraftmikroskope arbeiten wieder anders: Sie ziehen eine feine Spitze über die Oberfläche und zeichnen deren Auslenkung auf. Beide waren für die Entwicklung der Nanotechnologie unverzichtbar, denn ein Fachgebiet kommt kaum voran, solange sein Gegenstand unsichtbar bleibt.

Ein Nanometer entspricht 10 Ångström, 1000 Pikometern oder 0,001 Mikrometern. Ein Blatt Papier ist etwa 100.000 nm dick.

Informationen über Ångström (Å)

Das Ångström ist eine Längeneinheit von einem Zehnmilliardstel Meter, also 0,1 Nanometern. Es trägt den Namen von Anders Jonas Ångström, dem schwedischen Physiker, der es 1868 in seiner Karte des Sonnenspektrums verwendete. Das Zeichen ist Å, ein aus dem schwedischen Alphabet entlehnter Buchstabe.

Das Ångström hat sich gehalten, weil es dem Maßstab der Atome entspricht. Ein Wasserstoffatom hat einen Radius von etwa 0,5 Å. Eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindung misst rund 1,5 Å. In Nanometern ausgedrückt ergeben diese Werte unhandliche Dezimalstellen, weshalb Kristallografen, Spektroskopiker und Strukturbiologen weiterhin die ältere Einheit bevorzugen. Proteinstrukturen in öffentlichen Datenbanken werden nach wie vor mit ihrer Auflösung in Ångström beschrieben, und eine Struktur besser als 2 Å gilt als hochwertig.

Auch die Wellenlängen des sichtbaren Lichts fallen in einen bequemen Bereich. Rotes Licht liegt nahe 7000 Å, violettes nahe 4000 Å. Röntgenwellenlängen gruppieren sich um 1 Å, und genau deshalb macht die Röntgenbeugung Atomabstände sichtbar: Sonde und Ziel sind gleich groß.

Das Ångström gehört nicht zum Internationalen Einheitensystem. Das BIPM führt es unter den Einheiten, die zum Gebrauch mit dem SI zugelassen sind, rät jedoch von neuen Anwendungen ab und bevorzugt Nanometer oder Pikometer. Diese Empfehlung hat in den Fachgebieten, in denen die Einheit fest verankert ist, wenig bewirkt. Die Halbleiterfertigung zeigt das deutlich. Fertigungsknoten wurden jahrzehntelang in Nanometern benannt, doch als die Strukturen kleiner wurden, begann die Branche, Gateoxiddicken in Ångström anzugeben, und Intel taufte eine Technologiegeneration die Angstrom-Ära.

Beim Lesen älterer Fachliteratur ist Vorsicht geboten. Bevor das Ångström an das Meter gebunden wurde, war es über eine bestimmte Spektrallinie des Cadmiums festgelegt, und Werte aus dem frühen 20. Jahrhundert können geringfügig von heutigen abweichen. Die Internationale Astronomische Union übernahm diese spektroskopische Definition 1907; sie galt, bis das Meter selbst 1960 über Krypton neu bestimmt wurde. Der Unterschied ist klein, aber vorhanden, und er zählt beim Vergleich historischer Spektralmessungen mit heutigen.

Die Umrechnung ist einfach. Ein Ångström entspricht 10^-10 Metern, 0,1 Nanometern oder 100 Pikometern. Zehn Ångström ergeben ein Nanometer.