Q-KOHLENSTOFF ENTDECKT 02.12.2015, 14:49 Uhr

Ein Material härter als Diamanten

US-Physiker haben eine Form festen Kohlenstoffs entdeckt, die Baustoff für zahllose Bereiche von der Medizin bis zur Handy-Produktion liefern könnte. Das Q-Kohlenstoff genannte Material hat fantastische Eigenschaften. Dazu gehört, dass es sich bei normalem Raumklima herstellen lässt.

Forscher der North Carolina State University haben zwar keinen großen pinkfarbenen Diamant gefunden, wie er hier auf dem Bild zu sehen ist. Aber auch etwas für die Wissenschaft sehr Wertvolles: eine neue Form festen Kohlenstoffs. Bekannt waren bisher Graphit und Diamant. Das neue Material nennen die Forscher „Q“. 

Forscher der North Carolina State University haben zwar keinen großen pinkfarbenen Diamant gefunden, wie er hier auf dem Bild zu sehen ist. Aber auch etwas für die Wissenschaft sehr Wertvolles: eine neue Form festen Kohlenstoffs. Bekannt waren bisher Graphit und Diamant. Das neue Material nennen die Forscher „Q“. 

Foto: Rio Tinto/dpa

Jay Narayan hat selbst nicht daran geglaubt, dass es so etwas überhaupt geben kann. Und dann hat er doch den Nachweis erbracht. Zusammen mit Kollegen an der North Carolina State University entdeckte Narayan eine neue Form festen Kohlenstoffs. Bekannt waren bisher Graphit und Diamant. Das neue Material nennen die Forscher einfach „Q“.

Die Eigenschaften von Q sind beeindruckend: Zum einen ist es ferromagnetisch, lässt sich also direkt magnetisieren wie etwa Eisen. Zum zweiten ist das Material, dass sich in Form von dünnen Filmen oder winzigen Nadeln herstellen lässt, nach Angaben der Forscher noch härter als Diamant. Und es beginnt zu leuchten, sobald nur geringe Mengen Energie fließen. Ein solches Material gibt es in der Natur kaum: „Allenfalls in den Kernen einiger Planeten“, meint Narayan.

Blitzartige Erhitzung auf 3700 °C

Der Clou an Q aber ist die relativ einfache Herstellung: Es braucht keine speziellen Klimakammern, sondern nur Räume mit normaler Temperatur und ebenso normalem Luftdruck. Die Produktion beginnt mit einem Substrat, das aus Glas, Saphir oder einem künstlichen Polymer bestehen kann. Dieses Substrat wird ummantelt mit einem Kohlenstoff, der im Gegensatz zu Graphit oder Diamant keine feste, kristalline Struktur hat. Dann wird dieser Mantel ein einziges Mal für etwa 200 Nanosekunden mit einem Laserstrahl beschossen. Dieser Impuls erhitzt das Material ganz kurz auf 4000 Kelvin, was etwa 3700 °C entspricht. Danach kühlt es sehr schnell wieder ab.

Das Ergebnis ist Q. Und je nachdem, wie der Kühlprozess gesteuert wird, können die Forscher gezielt diamantene Strukturen darin entstehen lassen. Deren Menge wiederum lasse sich beliebig vergrößern, indem man den Laserbeschuss wiederhole.

Marktübliches Lasergerät reicht aus

Das Material sei sehr vielversprechend für die Entwicklung neuer elektronischer Displays, sagt Narayan. Auch Schalter, die bei extrem hohen Temperaturen funktionieren müssen, könnten damit produziert werden. Hinzu kämen „industrielle Prozesse“, die die Forscher nicht näher beschreiben, und Gerätschaften für die Verabreichung von Medikamenten. Weil das Substrat einfach sein kann und für den Beschuss ein marktübliches Lasergerät für Augenoperationen reicht, sei das Ganze auch noch „relativ billig“.

Die Versprechen also sind groß, aber die Forscher bremsen auch allzu starke Euphorie: „Wir sind in einem frühen Stadium und müssen noch sehr viel über das Material lernen.“ Von einer möglichen Anwendung ist übrigens nicht die Rede: der Schmuckherstellung.

Im vergangenen Jahr machte übrigens ein deutscher Geologe von sich reden, der Diamanten aus Erdnussbutter herstellte. Aber auch diese eignen sich nicht zur Zierde der Damenwelt. 

Von Werner Grosch
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