Direkt zum Inhalt

Materialwissenschaften: Diamanten bei Zimmertemperatur

Normalerweise entstehen Diamanten unter extrem hohem Druck und großer Hitze. Physiker haben nun gezeigt, dass dies auch anders möglich ist.
Diamant

Bislang kannte man als typische Modifikationen des Kohlenstoffs die begehrten Diamanten sowie das Graphit. Werkstoffwissenschaftlern um Jay Narayan von der North Carolina State University ist es nun gelungen, dem eine weitere Form hinzuzufügen: den so genannten Q-Kohlenstoff. Er lässt sich nicht nur von den beiden anderen Modifikationen unterscheiden, sondern kann auch bei Zimmertemperatur und normalem Umgebungsdruck zu einer diamantartigen Struktur umgeformt werden – zumindest mit Hilfe technischer Tricks. Im Gegensatz zu anderen Kohlenstoffformen ist die Q-Version beispielsweise ferromagnetisch; es lässt sich also spontan magnetisieren, wie man es etwa von verschiedenen Metallen wie Eisen oder Nickel kennt. Zudem ist es noch härter als Diamant – der als härtestes natürliches Mineral bekannt ist – und leuchtet, wenn man geringe Mengen an Strom zuführt. Narayan und Co schließen nicht aus, dass das Material natürlich vorkommen könnte: "Der einzige vorstellbare Platz wäre jedoch im Kern mancher Planeten."

Um den Q-Kohlenstoff zu erzeugen, überzogen die Wissenschaftler einen Glas- oder Saphirträger mit elementarem Kohlenstoff und beschossen diesen dann bei normalem Umgebungsdruck mit einem einzigen Laserpuls etwa 200 Nanosekunden lang. Das Material erhitzte sich extrem schnell auf 3727 Grad Celsius und kühlte sich anschließend rasch wieder ab. Dadurch entstand Q-Kohlenstoff in einer Schichtdicke von 20 bis 500 Nanometern. Je nach Dauer des Laserpulses und welchen Träger die Forscher nutzten, konnten sie den Prozess so steuern, dass der Kohlenstoff unterschiedlich schnell abkühlte. Dadurch produzierten sie auch Diamantstrukturen in Form von Nano- oder Mikronadeln bis hin zu richtigen Flächen im Q-Kohlenstoff. "Diese Diamanten haben eine einzelkristalline Struktur, was sie stabiler als polykristalline Materialien macht", so Narayan, der sich davon neue Anwendungen in der Pharmazeutik und Elektronik erhofft. Und je mehr Diamanten man erzeugen wolle, desto häufiger müsse man einfach nur den Laserpuls einsetzen und den Stoff anschließend abkühlen lassen. Als Laser nutzten sie dabei übrigens ein einfaches Gerät, das unter anderem auch für Augenoperationen eingesetzt werden kann.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Partnerinhalte