Abo
  • Services:

Durch Laserbeschuss: Diamanten können bei Zimmertemperatur hergestellt werden

Aus einem Kohlenstofffilm haben Wissenschaftler mit einem Laser an der freien Luft Diamanten erzeugt. Für den Verlobungsring sind die Kristalle allerdings noch nicht ganz geeignet.

Artikel veröffentlicht am ,
So sehen die von den Wissenschaftlern hergestellten Diamanten nicht aus.
So sehen die von den Wissenschaftlern hergestellten Diamanten nicht aus. (Bild: David Silverman/Getty Images)

Es klingt ganz einfach: Jagdish Narayan und Anagh Bhaumik von der North Carolina State University haben eine Saphirfläche mit dünnen Schichten aus Kohlenstoff (etwa 50 bis 500 Nanomater dick) bedampft und so Diamanten hergestellt.

Stellenmarkt
  1. d.velop AG, Gescher, Bocholt, Münster, Sulzbach
  2. d.velop AG, Gescher

Bei dem Experiment entstand zunächst amorpher Kohlenstoff. Ein Teil der Atome ist mit drei anderen Atomen verbunden, wie in Graphit, der Rest ist mit vier Atomen verbunden, wie im Diamant. Die Forscher haben auch Versuche mit anderen Oberflächen gemacht, aber Saphir erbrachte einen höheren Anteil der 4-Atom-Verbindungen.

Beim Abkühlen entstanden Diamanten

Im Anschluss benutzten sie 20 Nanosekunden lange Laserpulse aus einem Argon-Fluor Laser, um die Kohlenstoffschicht auf knapp 4000 Kelvin zu erhitzen und für kurze Zeit zum Schmelzen zu bringen. Beim Abkühlen entstanden Diamanten.

Doch es klingt einfacher, als es ist. Denn eigentlich sollte Kohlenstoff bei 4000 Kelvin nicht schmelzen, schon gar nicht bei normalem Luftdruck. Vielmehr sollte er bei 5000 Kelvin direkt verdampfen und davor nie flüssig werden. Aber aus Forschung an Silizium und Germanium war bekannt, dass diese unterkühlte Zustände haben - also ein Zustand ähnlich reinem Wasser, das im Tiefkühlschrank noch flüssig ist und beim Herausnehmen plötzlich auskristallisiert.

Genau diesen Zustand konnten die Forscher mit dem Laser erreichen. Nach einigen Versuchen entstand eine Kohlenstoffschmelze, die eigentlich viel zu kalt ist, um flüssig zu sein. Dieser Zustand ist instabil und wird, wie beim Wasser, zu einem stabileren (festen) Zustand. Dabei ist es für den Kohlenstoff erst einmal gleichgültig, ob es Graphit oder Diamant ist, Hauptsache fest. Wenn jetzt noch ein Kristallisationskeim dazukommt, entsteht Diamant. Ein solcher Keim findet sich hauptsächlich dann, wenn in dem Kohlenstofffilm schon zuvor möglichst viele Kohlenstoffatome mit vier anderen Kohlenstoffatomen verbunden waren.

Wenige Nanometer große Diamanten

Mit einer Energiedichte von 0,5 Joule pro Quadratzentimeter entstanden nach einem einzelnen Laserpuls Diamanten mit einer Größe von wenigen Nanometern. Aber schon mit 0,6 J/cm² blieb diesen Kristallen genug Zeit, auf eine Größe von einigen hundert Nanometern zu wachsen. Sie bedeckten dann die gesamte Oberfläche mit einer dünnen Schicht aus Diamant.

Wo genau die Grenzen dieses Prozesses liegen, haben die Forscher nicht beschrieben. Auch über die Haltbarkeit der Schichten war noch nichts zu lesen. Aber weil die Laserpulse so kurz sind, wird nur der Kohlenstoff und nicht das Substrat darunter erhitzt. Wenn es in Zukunft gelingen sollte, passende Kohlenstofffilme auf andere Materialien aufzubringen, dann könnte der Prozess sogar wärmeempfindliches Plastik mit einer Schicht aus Diamant überziehen. Die genaue Anwendung ist derzeit reine Spekulation. Neben den bekannten mechanischen Eigenschaften könnten solche Diamantschichten zum Beispiel auch neue katalytische Eigenschaften haben.



Anzeige
Hardware-Angebote
  1. (reduzierte Überstände, Restposten & Co.)
  2. 119,90€
  3. und Assassins Creed Odyssey, Strange Brigade und Star Control Origins kostenlos dazu erhalten

Truster 02. Dez 2015

ist mein ASB defekt?

Bitschnipser 02. Dez 2015

Q-Carbon ist im Moment nicht mehr als ein Name in einen Paper zu einer...

Füchslein 02. Dez 2015

Im Gegenteil ... das ist sogar relativ günstig. " were basically using a...

DasGuteA 02. Dez 2015

Bald können sich die Hersteller dann endlich drauf konzentrieren den Rest der Handys...


Folgen Sie uns
       


iOS 12 angesehen

Das neue iOS 12 bietet Nutzern die Möglichkeit, die Bildschirmzeit besser kontrollieren und einteilen zu können. Auch Siri könnte durch die Kurzbefehle interessanter als bisher werden.

iOS 12 angesehen Video aufrufen
Galaxy A9 im Hands on: Samsung bietet vier
Galaxy A9 im Hands on
Samsung bietet vier

Samsung erhöht die Anzahl der Kameras bei seinen Smartphones weiter: Das Galaxy A9 hat derer vier, zudem ist auch die restliche Ausstattung nicht schlecht. Aus verkaufspsychologischer Sicht könnte die Einstufung in die A-Mittelklasse bei einem Preis von 600 Euro ein Problem sein.
Ein Hands on von Tobias Költzsch

  1. Galaxy A9 Samsung stellt Smartphone mit vier Hauptkameras vor
  2. Galaxy J4+ und J6+ Samsung stellt neue Smartphones im Einsteigerbereich vor
  3. NAND und DRAM Samsung scheint künstlich Flash-Preise hoch zu halten

Apple Watch im Test: Auch ohne EKG die beste Smartwatch
Apple Watch im Test
Auch ohne EKG die beste Smartwatch

Apples vierte Watch verändert das Display-Design leicht - zum Wohle des Nutzers. Die Uhr bietet immer noch mit die beste Smartwatch-Erfahrung, auch wenn eine der neuen Funktionen in Deutschland noch nicht funktioniert.
Ein Test von Tobias Költzsch

  1. Smartwatch Apple Watch Series 4 mit EKG und Sturzerkennung
  2. Smartwatch Apple Watch Series 4 nur mit sechs Modellen
  3. Handelskrieg Apple Watch und anderen Gadgets drohen Strafzölle

HP Elitebook 840 und Toshiba Tecra X40: Es kann nur eines geben
HP Elitebook 840 und Toshiba Tecra X40
Es kann nur eines geben

Nicht nur Lenovo baut gute Business-Notebooks, auch HP und Toshiba haben Produkte, die vergleichbar sind. Wir stellen je ein Modell der beiden Hersteller mit ähnlicher Hardware gegenüber: das eine leichter, das andere mit überlegenem Akku - ein knapper Gewinner nach Punkten.
Ein Test von Oliver Nickel

  1. Portégé X20W-D-145 Toshiba stellt alte Hardware im flexiblen Chassis vor
  2. Tecra X40-E-10W Toshibas 14-Zoll-Thinkpad-Pendant kommt mit LTE
  3. Dell, HP, Lenovo AMDs Ryzen Pro Mobile landet in allen Business-Notebooks

    •  /