Nanodiamanten durch Kristallspiegelung stabiler

Neue Nanodiamanten mit besonders hoher Härte, Zähheit und Stabilität sind in einem Labor entwickelt worden. Forscher der chinesischen Yanshan University http://bit.ly/1pLpEEY haben durch die „Nanotwinning“-Methode diese besonderen Eigenschaften erzeugt.

Hart und sehr bruchfest

Derzeit werden natürliche und im Labor erzeugte Diamanten zum größten Teil für industrielle Zwecke verwendet. Sie werden zum Bohren, Schleifen und Schneiden verwendet, weil sie so hart und bruchfest sind. Jedoch überstehen die Diamanten nur schwer die hohen Temperaturen, die durch die Reibung entstehen.

Die bisher im Labor entwickelten Diamanten weisen zwar schon bessere Qualitäten als natürliche auf, oft geht die Verbesserung einer Qualität, zum Beispiel der Härte, aber zulasten einer anderen, wie der Stabilität. Diese Problem wurde nun von den chinesischen Forschern gelöst.

Twinning macht stabiler

Das Besondere an den 20 bis 50 Nanometer großen Diamanten sind die Twinning-Strukturen. Dabei teilen sich zwei benachbarte Kristalle eine Grenzlinie, an der sie zu Spiegelbildern heranwachsen. „An diesen Twinning-Grenzen halten die Kristalle auf jeder Seite viel besser zusammen“, erklärt Wissenschaftler Bo Xu.

Die Basis für die Bildung dieser besonders robusten Kristalle ist ein besonderer Kohlenstoff-Nanopartikel, der von der Anordnung der einzelnen Atome einer Zwiebel ähnelt. Diese Moleküle wurden bei sehr hohen Temperaturen und unter starkem Druck gekocht, ähnlich den natürlichen Bedingungen im Erdmantel, die natürliche Diamanten entstehen lassen.

Erfolgreicher Drucktest

Der neu entstandene Nanodiamant musste einen Drucktest gegen einen herkömmlichen Diamanten bestehen, wobei ausschlaggebend war, ob er eine Druckstelle verursachen konnte. Erstere hielten dabei rund zwei bis drei Mal so viel Druck aus und blieben bei Temperaturen bis zu 1.056 Grad Celsius stabil, hielten also mehr als 200 Grad mehr als natürliche Diamanten aus, ohne zu zerfallen.