Graphen - Die "unsichtbare" Macht des Wandels

Fast auf den Tag vor drei Jahren fand am MPI-PKS (Max-Planck-Institut für Physik Komplexer Systeme) ein Workshop mit dem kryptisch lautenden Namen "Carbon-based Spintronics" statt. "Wer hatte schon zuvor (außerhalb der Wissenschaftsgemeinschaft und industrienahen Forschung) davon gehört?" - die wenigsten Bürger Dresdens wahrscheinlich (mich eingeschlossen).

Der öffentliche Abendvortrag am 28. Oktober 2011 (übrigens wie viele Vorträge und Vorlesungen öffentlich im Science Kalender Dresden zu finden) sollte mit einigen Überraschungen aufwarten.

Prof. Heinrich Kurz (Foto von Prof. Gianaurelio Cuniberti)

Prof. Heinrich Kurz vom Institute of Semiconductor Electronics an der RWTH Aachen, GF der AMO GmbH, sowie designierter Leiter des Grapheme-CA [Graphene Flagship] versprach mit seiner Vorlesung "Graphen - Das neue Silizium des einundzwanzigsten Jahrhunderts?" einen aufschlussreichen Abend.

Einführend in das Thema des Abend war die erste Folie mit einer Darstellung von Moores Law (alle ca. 18 Monate verdoppelt sich die Anzahl der Schaltkreise auf einer gleichbleibend großen Chipfläche aus Silizium). Was damals zunächst wie ein Werbegag von Intel klang, um deren Konkurrenz zu verschrecken "bewahrheitet" sich als konstantes Paradigma. Erst ein Jahr zuvor hatte Ray Kurzweil, Futurist, Erfinder und Mitgründer der Singularity University auf dem 4. Dresdner Zukunftsforum davon in seinem Vortrag ebenfalls gesprochen.

Doch halt! Können wir den Implikationen für Wirtschaft, Gesellschaft und unser eigenes Leben, die sich aus diesem Paradigma ergeben überhaupt folgen? Zunächst werden derartige Entwicklungen stets unterschätzt (sowohl von der Öffentlichkeit als auch von den Medien - wer hat in den letzten drei Jahren in den lokalen Medien viel über "Moores Law" und "Graphen" gelesen oder gehört?). Kurz gesagt: unterschätzen wir (noch immer) die Zukunft?

Was mit der Erfindung des integrierten Schaltkreis und den Aktivitäten in Silicon Valley rund um die damals noch reichlich unbekannte Hochschule Stanford University (übrigens hervorgegangen aus einer privaten Stiftung) sich abspielte (sehr anschaulich in dem von Everett M. Rogers und Judith K. Larsen verfassten Buch "Silicon Valley Fieber" beschrieben) und den ersten "exponentiellen Steinwurf" in die Stille des "linearen Denkens" darstellte sollte noch übertroffen werden. Bereits 2002 wurde in einem Artikel in IEEE Spectrum [englisch] auf das Verschwinden des Transistors bei ständiger Miniaturisierung hingewiesen. Wo es genau hingehen (könnte) war noch nicht absehbar.

2004 war Graphen ("Wundermaterial" in Atomschichtdicke) von zwei russisch-stämmigen Wissenschaftlern entdeckt worden, die für ihre Entdeckung bereits 2010 den Nobelpreis für Physik erhielten. Seitdem hat das Interesse (innerhalb der Wissenschaft, weniger der allgemeinen Öffentlichkeit) an diesem "Wundermaterial" exponentiell zugenommen.

Ohne eingehender auf den Vortrag vom 28. Oktober 2011 einzugehen springen wir ins Jahr 2014. Wir schreiben den 20. Oktober 2014. Der Chiphersteller GLOBALFOUNDRIES, der auch in Dresden mit seinem Werk GLOBALFOUNDRIES Fab1 präsent ist gibt an diesem Tag bekannt, dass er die (verlustreiche) Halbleitersparte von IBM komplett übernimmt (Computer-Oiger sowie HTxA - HighTech x Agency und Silicon Saxony e.V. berichteten ebenfalls). Ebenfalls an diesem Tag veröffentlichte Peter Diamandis seine Gedanken zur Zukunftsentwicklung und Anwendungsfeldern von Graphen, die den wenigsten von uns bekannt sein dürfte im Wirtschaftsmagazin Forbes [English].

Doch was hat dies mit Graphen und dem Vortrag von Prof. Heinrich Kurz zu tun? IBM bereitet sich bereits auf die Nach-Silizium Zeit [englisch] vor und kann nun verstärkt Forschung in Richtung neuer Materialien, insbesondere Graphen, im Halbleiterbereich betreiben. GLOBALFOUNDRIES hingegen gewinnt durch den Deal die Möglichkeit entsprechendes eigenes Know-How in der Skalierung für neue Technologien (z.B. mögliche Integration von Graphen in bestehende Produktionsprozesse) einzubringen. Eine Win-Win-Situation aus volkswirtschaftlicher Sicht, können sich doch die Player auf ihre Stärken konzentrieren. Dresden gewinnt damit die Chance, die Forschung für zukunftsweisende Technologien auszubauen und angrenzende Anwendungsbereiche und Startup-Ecosystems entstehen zu lassen. Waren doch bereits 2011 acht (!) Institute an der Nöthnitzer Straße am südlichen Campusrand der TU Dresden mit der Forschung rund um die Nutzung von Graphen im Halbleiterbereich beschäftigt. Die Entscheidung von gestern sollte demnach weiteren Auftrieb für Forschung und Applikationsentwicklungen rund um Graphen bringen - auch und besonders hier in Dresden - nach sich ziehen.

Prof. Kurz schloss seinen damaligen Vortrag mit folgendem Vorschlag: "Ich schlage Ihnen vor, die Straße [Nöthnitzer Straße; Anm. der Verfassers] in Graphen-Straße umzubenennen!"

"Warum nicht?"

OECD WORKSHOP ON NATECH RISK MANAGEMENT

(Natural Hazards Triggering Technological Accidents)

I believe it is good, before I start my article, to explain the meaning of the words OECD and NATECH.

OECD : Organisation for Economic Co-operation and Development.

(A useful definition for) NATECH: A “Natech” accident is a “chemical accident” caused by a natural hazard or a natural disaster. “Chemical accidents” include accidental oil and chemical spills, gas releases, and fire or explosions involving hazardous substances from fixed establishments (e.g. petrochemical, pharmaceutical, pesticide, storage depot), and oil and gas pipelines.

http://www.flickr.com/photos/usnavy/5523450134/

Now let’s get started.

Not many people and not many facilities are aware of the impact natural hazards could have on environment and on people’s life. This theme as well as the strong connection between natural events and potentially dangerous technology-related-facilities, was the subject of a workshop held 23^rd - 25^th May 2012 in the Congress Zentrum in Dresden (Germany).

The city of Dresden, severely damaged by the flooding in August 2002, wants to be as much as possible prepared in case a new flooding should occur, a possibility that seems to be not so remote as one could imagine.

The continuous and quick climate changes the world is facing in the last few years, leave no doubts that new and more frequent  weather-related events could occur.

Let’s think at the hurricanes and tornados that created above the ocean near Africa move towards the American’s states, or at the frequent earthquakes that are hitting  the north of Italy since the beginning of this year, or at the earthquake that hit Japan and Fukushima last year, causing a nuclear power disaster. Nevertheless, countries like the Philippines are continuously subjected to natural hazards: earthquakes, tsunamis, volcano eruptions, floods are part of the daily life.

What would happen if these natural hazards, whose strength goes well beyond the human control, would hit and destroy facilities engaged in working and storing chemical or toxic substances?

What would happen to the population living there, to the fields, the rivers, the flora and the fauna of these places and to the whole eco-system?

Are the facilities involved in producing and/or storing dangerous substances aware of these risks? And most important of all, are they ready to cope with natural events (or even with bush fire), whose destroying power could go beyond our prediction?

Disappointingly, the present situation is not as good as we could expect. Many facilities involved in producing or transforming dangerous substances, would not be able to cope with natural hazards whose strength is stronger than usual. In other words, they are not ready to face a potential (not-yet-experienced)-natural disaster.  

Most of these facilities have been built many years ago in respect of the various needs and requirements of the time. In the course of the years, however, things have changed and they are going to change further. These facilities, therefore, need to be put in “safety”, need to re-think at the dangerousness of the substances on the view of present and forecasted future natural hazards.

Natural hazards do not make any difference among OECD member countries and not OECD member countries, therefore, these problems are of same relevance for all countries.

At the end of a very interesting and well organized workshop some conclusions and recommendations on Natech Risk Management were drawn:

• Methods and tools for industrial Natech risk analysis and territory mapping with help of GIS (Geographic Information System) for identification and monitoring of Natech risk locations are extremely important
• Elaboration of guidance, strength co-operation and experience exchange among  OECD member countries and not OECD member countries have to be promoted
• Environmental insurance against Natech Risk for facilities and installation already existing and/or in construction is of great relevance
• Natech risk analysis should be taken into consideration when locations for new facilities are chosen

New scenarios open in front of our eyes, a lot of work needs to be done and an even stronger co-operation among experts, governments and facilities needs to be promoted and supported. The earth belongs to all its inhabitants and it is in the interest of all to protect it and to keep it as safe as possible.

Interesting could be to give a look also to:

IEEE TTM: Technology Time Machine

Abundance: Future is better than you think

Singularity University

Angela Incampo