26.9.2003, 10:24 Uhr
Diamanten aus dem Dampfkochtopf

In Edelmetalle gefasst, sind Diamanten hübsch anzusehen. Ihre wahren Stärken zeigen sie jedoch in technischen Anwendungen. Künftig könnte es für Ingenieure deutlich leichter werden, an die begehrten Glitzersteinchen heranzukommen, hoffen chinesische Forscher. Sie entwickelten einen Prozess, um Diamanten gewissermaßen im Dampfkochtopf herzustellen.

Seine extreme Härte, das Verhalten bei Temperaturänderungen und die optischen und elektronischen Eigenschaften machen Diamant für zahlreiche Anwendungen interessant, etwa als Schleifmittel, Beschichtung für Werkzeuge, Messfühler oder Grundstoff für Hochleistungshalbleiter. Mussten sich Ingenieure früher mit "Abfällen" aus Diamantschleifereien begnügen, setzen sie heute verstärkt auf künstlichen Diamant. Die gängigen Herstellungsverfahren arbeiten jedoch mit Temperaturen von bis zu 1.400 Grad Celsius und nicht minder extremen Drücken. Entsprechend hoch ist ihr Energieverbrauch.

Vergleichsweise bescheiden nimmt sich dagegen der Herstellungsprozess aus, den die Gruppe um Qianwang Chen von der University of Science & Technology of China, Hefei, im Fachblatt "Angewandte Chemie" beschreibt. Die Forscher geben Magnesiumcarbonat sowie metallisches Natrium in einen druckfesten Behälter und erhitzen ihn auf 500 Grad Celsius. Dabei spaltet das Magnesiumcarbonat Kohlendioxid ab, bei dessen Reaktion mit dem Natrium unter anderem reiner Kohlenstoff entsteht, und zwar als Gemenge von Diamant und Graphit. Wird letzterer durch eine Säurebehandlung aufgelöst, bleiben bis zu einen halben Millimeter große Diamanten zurück.

"Magnesiumcarbonat ist preiswert und reichlich verfügbar", schreiben Chen und Kollegen, "daher könnte dieser Ansatz für die industrielle Diamantproduktion genutzt werden."

Rund ein Fünfzehntel des im Ausgangsmaterial enthaltenen Kohlenstoffs könne unter optimalen Bedingungen zu Diamant "verkocht" werden. Ein Erfolgsfaktor sei, dass das bei der Reaktion entstehende Kohlendioxid den Druck im Behälter derart in die Höhe treibe, dass es sich gleichzeitig wie Gas und Flüssigkeit verhalte. In diesem überkritischen Zustand reagiere es besonders gut mit dem Natrium.


Forschung: Zhengsong Lou, Qianwang Chen, Wei Wang, Yitai Qian und Yufeng Zhang, Structure Research Laboratory und Department of Materials Science & Technology, University of Science & Technology of China, Hefei; in "Angewandte Chemie", Vol. 115(37), pp 4639-41

Molecule of the Month: Diamond
Kritischer Punkt von Kohlendioxid

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