WISSENSCHAFT IM TREND: Diamanten – ein Stück Ewigkeit – können nun in Minutenschnelle hergestellt werden

Die Bildung von Diamanten tief unter der Erdoberfläche dauert Milliarden Jahre. Für die Entstehung dieser Edelsteine ist nicht nur viel Zeit, sondern auch unvorstellbare Hitze, massiver Druck und Kohlenstoff notwendig. Doch Forschende in Australien trotzen der Natur und stellen sie innerhalb von Minuten her. Dieser Kraftakt wurde zuvor noch nie vollbracht – außer durch den ikonischen Superhelden Superman.„Die Bildung natürlicher Diamanten dauert normalerweise Milliarden Jahre und findet in etwa 150 Kilometern Tiefe innerhalb der Erde statt, wo hoher Druck und Temperaturen von über 1 000 Grad Celsius herrschen“, kommentiert Mitautorin Jodie Bradby, Physikprofessorin an der Australian National University (ANU) in einer Pressemitteilung. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Small“ veröffentlicht.

Zum ersten Mal wurden Diamanten nur durch Anwendung von hohem Druck und ohne Wärmezufuhr im Labor erfolgreich hergestellt. Das Forschungsteam stellte zwei Arten von Diamanten her: gewöhnliche Diamanten, wie sie für Schmuck verwendet werden, und sogenannte Lonsdaleiten, wie sie in der Natur in Einschlagskratern von Meteoriten vorkommen.

Laut der Pressemitteilung pressten sie Kohlenstoff mit einem Druck, der dem Gewicht von 640 auf der Spitze eines Ballettschuhs stehenden afrikanischen Elefanten entspricht. Prof. Bradby erläutert: „Entscheidend ist dabei, wie der Druck angewendet wird. Neben der Anwendung des hohen Drucks induzieren wir eine sogenannte ‚Scherung‘ des Kohlenstoffs – diese ist vergleichbar mit einer Schiebe- oder Torsionskraft. Wir glauben, dass sich die Kohlenstoffatome durch die Scherung in die Position bewegen und Lonsdaleiten und normale Diamanten bilden.“ Das Team wendete modernste Bildgebungsverfahren an, um Bilder mit einer sehr hohen Auflösung zu erfassen und so die beiden gebildeten Arten von Diamanten zu zeigen.

Der Lonsdaleit ist aufgrund seines Potenzials für das Schneiden extrem fester Materialien im Bergbau von größerem Interesse für die Forschenden. „Die Herstellung weiterer dieser äußerst nützlichen Diamanten ist eines der langfristigen Ziele dieser Arbeit“, sagte Xingshuo Huang, Mitautorin und am Projekt mitwirkende Promotionsstipendiatin an der ANU, dem CNN. „Es war spannend, an der erstmaligen Herstellung zweier Arten von Diamanten bei Raumtemperatur in unserem Labor mitzuarbeiten.“Ein bei dem Netzwerk „The Conversation“ eingereichter Artikel des Forschungsteams zeigt, dass die Herstellung von Diamanten bei Raumtemperatur innerhalb von Minuten neue Möglichkeiten für die Fertigungsindustrie eröffnen könnte. „Vor allem die Herstellung von Lonsdaleiten, die härter als Diamanten sind, auf diese Weise ist für die Branchen, in denen extrem harte Materialien benötigt werden, interessant.“

Laut dem Artikel besteht die nächste Herausforderung für die Forschenden in der Reduzierung des Drucks, der für die Herstellung der Diamanten notwendig ist. „Wenn sowohl Diamanten als auch Lonsdaleiten mit weniger Druck hergestellt werden könnten, könnten wir mehr davon schneller und günstiger herstellen.“

„Die Entwicklung von Verfahren, die bei Raumtemperatur durchgeführt werden können, ist wesentlich einfacher und günstiger als die Entwicklung von Verfahren, die bei mehreren hundert oder tausend Grad ausgeführt werden müssen,“ sagte Prof. Bradby der britischen „Daily Mail“. „Leider heißt das meiner Meinung nach nicht, dass es bald günstigere Diamanten für Verlobungsringe geben wird. Unsere Lonsdaleiten könnten jedoch die Augen von Bergleuten zum Funkeln bringen, wenn durch deren Einsatz der häufige Wechsel von teuren Bohrmeißeln vermieden werden könnte.“