| Referenz | Liter (L) | Nanoliter (nL) |
|---|---|---|
| A teaspoon | 0.005 L | 5000000 nL |
| A can of soft drink | 0.33 L | 330000000 nL |
| A wine bottle | 0.75 L | 750000000 nL |
| A bathtub | 150 L | 1.5 × 1011 nL |
| An Olympic swimming pool | 2500000 L | 2.5 × 1015 nL |
Das Liter ist eine Volumeneinheit von einem Tausendstel Kubikmeter, also genau einem Kubikdezimeter. Sein Zeichen ist L, und das kleine l ist ebenfalls erlaubt. Es gehört nicht zum Internationalen Einheitensystem, ist aber neben ihm zugelassen, und es ist mit ziemlicher Sicherheit die weltweit meistgebrauchte Volumeneinheit.
Geschaffen wurde es durch das französische Metergesetz von 1795 als das Volumen eines Würfels von einem Zehntel Meter Kantenlänge. 1901 wurde es neu bestimmt als das Volumen, das ein Kilogramm reinen Wassers bei größter Dichte einnimmt, was gleichwertig klingt, es aber nicht ist: Die Wasserdefinition machte ein Liter zu 1,000028 Kubikdezimetern, und dreiundsechzig Jahre lang musste genaue Volumenarbeit angeben, welches Liter gemeint war. Die Generalkonferenz für Maß und Gewicht stellte 1964 den Kubikdezimeter wieder her, und der Unterschied verschwand.
Das Zeichen hat seine eigene kleine Geschichte. Das kleine l wird in vielen Schriften leicht mit der Ziffer Eins verwechselt, eine echte Gefahr auf einer Arzneimittelverpackung oder in einem Laborheft, weshalb 1979 das große L als Alternative genehmigt wurde. Beide sind richtig, und der Gebrauch teilt sich nach Ländern statt nach Fächern: Nordamerika bevorzugt L, weite Teile Europas schreiben weiterhin l.
Seine Alltagsreichweite ist gewaltig. Kraftstoff, Milch, Farbe, Erfrischungsgetränke und Hubraum werden in Litern gemessen, der Verbrauch wird in weiten Teilen der Welt als Liter je hundert Kilometer angegeben, und außerhalb der Vereinigten Staaten kocht man in Litern und Millilitern. Die Medizin nutzt es für das Blutvolumen, rund fünf Liter beim Erwachsenen, und für die Lungenkapazität, etwa sechs.
Ein Zusammenhang macht es besonders brauchbar. Ein Liter Wasser hat eine Masse sehr nahe bei einem Kilogramm, weil das Kilogramm ursprünglich so festgelegt wurde, sodass Volumen und Masse für fast jeden praktischen Zweck im Kopf getauscht werden können. Der Niederschlag folgt derselben Logik: Ein Millimeter Regen auf einem Quadratmeter ist genau ein Liter Wasser.
Gegen angloamerikanische und US-Maße rechnet es sich unsauber um, weshalb sich Getränkegrößen zwischen Märkten so sichtbar unterscheiden. Ein Liter sind 1,76 imperiale Pints, aber 2,11 US-Flüssigpints, und 0,22 imperiale Gallonen, aber 0,264 US-Gallonen; eine Gallone bedeutet also je nach Druckort des Etiketts zwei merklich verschiedene Mengen.
Ein Liter entspricht 1000 Millilitern, 0,001 Kubikmetern, etwa 0,264 US-Gallonen oder rund 0,22 imperialen Gallonen.
Das Nanoliter ist eine Volumeneinheit von einem Milliardstel Liter, geschrieben nL. Es ist ein Tausendstel Mikroliter, und ein Nanoliter Wasser hat eine Masse von einem Mikrogramm. Es ist die Stufe, auf der die Flüssigkeitshandhabung aufhört, eine Sache von Pipetten zu sein, und eine Sache gefertigter Kanäle, gedruckter Tropfen und akustischer Impulse wird.
Die Mikrofluidik ist hier gebaut. Ein Labor auf einem Chip bewegt Proben durch Kanäle von wenigen zehn Mikrometern Breite, sodass das Volumen in einem Abschnitt in Nanolitern gemessen wird und eine ganze Analyse mit weniger als einem Mikroliter auskommt. Auf dieser Stufe ändert sich mit der Menge auch die Physik: Die Oberflächenspannung überwiegt die Schwerkraft, Strömungen bleiben geordnet statt turbulent, und das Mischen muss gestaltet und nicht vorausgesetzt werden.
Die digitale Polymerase-Kettenreaktion zeigt, was diese Stufe einbringt. Eine Probe wird in etwa zwanzigtausend Tropfen von je rund einem Nanoliter geteilt, jeder Tropfen wird für sich vervielfältigt, und die Zahl der positiven ergibt eine absolute Zählung der Zielmoleküle statt einer relativen Messung. Ein Mikroliter lässt sich nur deshalb in Tausende zählbarer Kammern teilen, weil ein Nanoliter klein genug ist, um entweder ein Zielmolekül oder keines zu enthalten.
Das Wirkstoffscreening bewegt Flüssigkeit, ohne sie zu berühren. Akustische Dosierer werfen mit einem gebündelten Schallimpuls Tropfen von zweieinhalb Nanolitern aus einer offenen Vertiefung aus, ohne Spitze und damit ohne Verschleppung und ohne Kunststoffabfall. Eine Platte mit fünfzehnhundert Vertiefungen lässt sich bei diesem Volumen in wenigen Minuten mit verschiedenen Verbindungen füllen.
Drucken und Spotten arbeiten in derselben Größenordnung. Ein Punkt auf einem Mikroarray fasst zwischen einem halben Nanoliter und fünf, ein Tintenstrahltropfen misst wenige Pikoliter, sodass ein Nanoliter mehrere hundert Tropfen sind, und Verfahren der Einzelzellanalyse schließen einzelne Zellen in Tropfen dieser Größe ein, weil eine Säugetierzelle nur wenige Pikoliter einnimmt.
Nanoliter verlässlich zu handhaben ist vor allem ein Kampf gegen die Verdunstung. Ein Tropfen von einem Nanoliter kann an der Luft binnen Sekunden einen messbaren Anteil seiner selbst verlieren, weshalb Geräte dieser Stufe unter Öl, in geschlossenen Kanälen oder in Gehäusen mit geregelter Feuchte arbeiten, und dieser Zwang prägt die Instrumente stärker als das Dosieren selbst.
Ein Nanoliter entspricht 0,001 Mikrolitern, 0,000001 Millilitern, 0,001 Kubikmillimetern oder 1 000 000 Kubikmikrometern.