Künstlich erzeugter Super-Diamant - noch härter als der echte

Von Christine Krusberski
13. Juni 2014

Diamanten gelten als die widerstandsfähigsten Edelsteine der Welt. Sie können Glas schneiden und gleiten mühelos durch Gestein. Ist der wertvolle Kristall allerdings starker Hitze ausgesetzt, verliert er seine Härte. Jetzt ist es Forschern gelungen einen künstlichen Super-Diamanten zu erzeugen, der noch härter ist als der echte und extremsten Temperaturen trotzt.

Nanotwin-Material aus Zwiebel-Kohlenstoff

In Uhrenfabriken, in der Automobilindustrie oder im Bereich Zahntechnik kommen seit langer Zeit Werkzeuge mit Diamanten zum Einsatz, um Steine zu bohren oder Keramik zu bearbeiten.

Der Nachteil: Diamantspitzen zersetzen sich, wenn sie zu heiß werden. Bei Temperaturen ab 800 Grad Celsius oxidieren die Kristalle. Die Folge ist ein hoher Verschleiß an Werkzeugen. Seit vielen Jahren versuchen Wissenschaftler Diamanten aus künstlichen Stoffen herzustellen, die gleichzeitig hart und temperaturbeständig sind. Bisher ist dies nicht gelungen. Für weitere Versuche haben Forscher Nanotwin-Material aus Zwiebel-Kohlenstoff (stabile Kohlenstoffkügelchen aus Onion Carbon) getestet, um die Mikrostrukturen in einem Diamanten zu minimieren und in kleine Einheiten zu teilen, die sich wie ein Spiegel gegenüberstehen.

Ultrahart, hitzebeständig und bruchfest

Die Forscher erhitzten den Zwiebel-Kohlenstoff bei bis zu 2.000 Grad Celsius und setzten ihn einem Druck aus, der dem des Erdmantels in großer Tiefe entspricht. Das Ergebnis: ein Diamantkristall mit Mikrostruktur in Nanotwin-Qualität. Die Wissenschaftler verfrachteten den künstlichen Super-Diamanten daraufhin in eine Presse, die noch stärkeren Druck erzeugte. Doch auch nach der groben Behandlung brillierte der Kunst-Diamant mit Bruchfestigkeit.

Der erste Nanotwin-Diamant ist geboren und übertrifft alles bisher Dagewesene - er ist hitzebeständig, bruchfest und ultrahart. Jetzt arbeiten die Forscher daran, den Mega-Diamanten weiter zu verbessern, um neue, widerstandsfähige Materialien auf Kohlenstoffbasis zu entwickeln.