Chinesische Wissenschaftler erzeugen “Meteoriten-Diamant” im Labor
Diamant ist nicht nur beliebtes Schmuckstück, sondern auch der härteste natürlich vorkommende Stoff. Er besteht meist aus kubischen Kristallen. Es gibt auch anders strukturierte Diamanten, etwa aus hexagonalen Kristallen.
Doch bisher gab es nur einen einzigen – und umstrittenen – Nachweis für dieses „Lonsdaleit“ genannte Material: Ein 1967 untersuchter Meteorit, der vor 49.000 Jahren im Canyon Diablo in Arizona (USA) eingeschlagen war. Die entnommenen Proben waren verunreinigt, weshalb manche Forscherinnen und Forscher die Existenz reiner hexagonaler Kristalle für unwahrscheinlich hielten.
Einem chinesischen Forschungsteam ist es nun gelungen, diese in der Größenordnung von 0,1 bis 1 Millimetern synthetisch herzustellen. Details dazu wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Extreme Bedingungen nötig
Lonsdaleit entsteht in der Natur nur durch die extremen Bedingungen bei einem Meteoriteneinschlag. Im Labor braucht es daher enormen Druck und Temperaturen von über 1000 Grad.
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Bei bisherigen Versuchen, Lonsdaleit künstlich herzustellen, war es nicht gelungen, reine hexagonale Strukturen herzustellen, wie einer der Studienautoren, Luo Duan, gegenüber der South China Morning Post (SCMP) erklärte.
Außerdem bewegten sich bisherige hexagonale Diamantkristalle im Nanobereich – tausendmal kleiner als das Lonsdaleit des chinesischen Forschungsteams. „Sie wurden bisher noch nicht in Mengen realisiert, die für strukturelle Performance-Tests geeignet sind“, so der Forscher weiter.
Ultrareines Graphit als Ausgangsmaterial
Laut Erstautor Yang Liuxiang gebe es zwei Gründe für den Erfolg des Forschungsteams: „Erstens hat die Auswahl ultrareiner, verunreinigungsfreier natürlicher Graphit-Einzelkristalle als Rohmaterial die Erzeugung von höchst geordneten, mikrometer-großen hexagonalen Diamant-Proben erleichtert.“
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Zweitens hätten sie den Prozess mithilfe von Echtzeit-Röntgenaufnahmen überwacht. Weil sie die strukturellen Veränderungen live beobachten konnten, konnten Defekte verhindert werden, wie SCMP unter Berufung auf die staatliche Nachrichtenagentur Xinhua schreibt.
Bessere Eigenschaften
Die Struktur verspricht gegenüber herkömmlichen Diamanten theoretisch verbesserte Härte und thermische Eigenschaften. Lonsdaleit eigne sich daher für Schneidwerkzeuge, elektronische Geräte und hoch effiziente Wärmeleiter.
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Wie die Autorinnen und Autoren jedoch in der Studie anmerken, ist das von ihnen geschaffene Material kaum härter als klassische Diamanten mit kubischer Struktur. Mit noch reinerem Graphit als Ausgangsmaterial und Finetuning von Druck und Temperatur in der Synthese könnte sich das jedoch verbessern lassen.