Diamant ist das härteste Material der Welt. Doch es ist auch spröde: Setzt man einen Diamanten ausreichend unter Druck, bricht er. Diese Eigenschaft kann bei der industriellen Verwendung des Materials zum Problem werden, etwa wenn mechanische Werkzeuge zum Schneiden und Bohren mit Diamanten bestückt sind. Forscherinnen und Forscher haben daher versucht, im Labor stabilere Diamanten herzustellen. Dazu griffen sie in die Nanostruktur des Materials ein, wie eine Studie im Fachmagazin »Nature Materials« zeigt.

Gebrochene Knochen oder Wunden in der Haut können heilen. Doch anorganische Materialien dazu zu bringen, sich selbst zu verschließen, ist deutlich schwieriger. Meist ist der Prozess nur unter sehr hohen Temperaturen möglich. Keliang Qiu von der Beihang University in Peking und seine Kollegen untersuchten daher, ob ein synthetischer Diamant Risse, kurz nachdem sie entstanden sind, bei Raumtemperatur flicken kann.

Die Fachleute stellten dazu mikroskopisch kleine Drähte her, die aus synthetischem Diamant bestehen – genauer gesagt aus wenige Nanometer kleinen Zwillingskristallen. Diese Art der Struktur, bei der die Kristalle auf Nanoebene symmetrisch miteinander verwachsen sind, machen Materialien besonders hart. Mit einer speziellen Konstruktion spannten sie die Mikrodrähte und ließen sie wieder los. Dabei beobachteten sie im Elektronenmikroskop, was vor sich ging.

Es zeigte sich, dass beim Loslassen der Drähte diejenigen Kohlenstoffatome, die auf der Oberfläche eines Risses lagen, sich gegenseitig anzogen. Indem die Atome neue Bindungen eingingen, konnten sie den Bruch verschließen. Die Entdeckung von Qius Team könnte die Herstellung von Diamanten ermöglichen, deren Nanostruktur so beschaffen ist, dass sie deutlich bruchfester sind als gewöhnliche Industriediamanten.