Ganz ohne Druck und Hitze kommt ein neues Verfahren aus, das fehlerfreie Nanodiamanten direkt aus einem gängigen Rohölbestandteil herstellt. Tatsächlich reicht dafür ein Elektronenmikroskop, wie Jiarui Fu, Takayuki Nakamuro und Eiichi Nakamura von der Universität Tokio durch Zufall entdeckten. Wie die drei Chemiker jetzt in der Fachzeitschrift »Science« berichten, wandelt der Elektronenstrahl des Geräts Kristalle des Moleküls Adamantan in Diamanten um. Die Technik ist einfacher und sicherer als bisherige Methoden, die überwiegend die Stoßwelle einer Explosion nutzen, um Diamant herzustellen. Analog zum 3-D-Druck könnte man mit dem Verfahren womöglich sogar gezielt bestimmte Formen erzeugen. Nanodiamanten werden beispielsweise in der medizinischen Diagnostik, aber auch für Beschichtungen, Schmiermittel oder Wärmeleiter eingesetzt.

Adamantan kommt natürlich zu einem kleinen Anteil im Rohöl vor und entspricht einem Ausschnitt aus dem Kristallgitter von Diamant. Theoretisch sollte es deswegen möglich sein, die Wasserstoffatome an seiner Außenseite gezielt abzutrennen und die Moleküle zum Diamanten zu verknüpfen. Praktisch galt das jedoch bisher als unmöglich. Als das Team um Fu eigentlich gerade untersuchte, wie sich die Entropie ungeordneter Adamantankristalle beim Schmelzen ändert, bildete sich unter dem Elektronenstrahl überraschenderweise nach und nach ein geordnetes Gitter – eben die Diamantstruktur. Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Elektronen die Wasserstoffatome abspalteten und Radikale des Adamantans erzeugten, die dann miteinander zu größeren Strukturen reagierten. Binnen einiger Dutzend Sekunden entstanden zwei bis vier Nanometer messende perfekte Diamantkristalle.

Das Prinzip funktioniert ausschließlich mit Adamantan selbst. Chemisch verwandte Moleküle dagegen bilden entweder fehlerhafte Diamanten, in denen die Kristallstruktur viele Störungen enthält, oder gar keinen Diamanten. Adamantan ist jedoch in ausreichender Menge verfügbar, und Elektronenstrahlen mit der richtigen Energie lassen sich ebenfalls sehr leicht erzeugen, sodass die Technik auch im industriellen Maßstab funktioniert, zum Beispiel um Oberflächen mit Nanodiamant zu beschichten. Zusätzlich könnte man auch chemisch veränderte Adamantane nutzen, um gezielt mit anderen Elementen dotierte Nanodiamanten zu erzeugen, sogenannte Quantenpunkte. Diese benötigt man für Sensoren und Quantencomputer.