Bei 1500 °C 08.03.2016, 09:33 Uhr

Mikrowelle produziert strahlend rote Rubine

Nicht immer haben die begehrten Rubine die erwünschte rote Farbe. Da lässt sich was machen, etwa mit Chemikalien oder einem Laser. Indische Wissenschaftler haben jetzt eine einfachere und bessere Möglichkeit gefunden. Sie rösten unedle Steine in einer Mikrowelle, bis sie rot leuchten.

Geschliffener Rubin mit Zoesit: Ein Rubin ist die rote Varietät des Minerals Korund. Rot wird das Mineral, wenn es geringe Mengen Chrom enthält. Nur die roten Korunde heißen Rubine.

Geschliffener Rubin mit Zoesit: Ein Rubin ist die rote Varietät des Minerals Korund. Rot wird das Mineral, wenn es geringe Mengen Chrom enthält. Nur die roten Korunde heißen Rubine.

Foto: Harald Tittel/dpa

Gammastrahlen verwandeln wertlose Topase, die die falsche Farbe haben oder zu blass sind, in wertvolle blaue Steine. Bei Rubinen, die nicht, wie gewünscht, in leuchtendem Rot erstrahlen, haben Wissenschaftler jetzt eine einfachere Methode entdeckt: Man bestrahlt sie intensiv mit Mikrowellen. Die heimische Mikrowelle eignet sich aber leider nicht, um den Stein zu veredeln.

Bisher wurden Rubine, die bläuliche Stellen hatten oder zu dunkel waren, mit Chemikalien behandelt, mit Lasern bestrahlt oder stark erhitzt, um die gewünschte Farbe zu bekommen.

Strahlend rot nach 50 Minuten

Die Idee stammt von einer Frau: Subhashree Swain vom indischen Institut für Mineralien und Materialforschung im ostindischen Bhubaneswar und ihre Kollegen haben das Verfahren entwickelt. Sie experimentierten mit rötlich-schwarzen Rubinen, die in Sinapali im Nordosten Indiens gefunden worden waren. 50 Minuten lang legten sie sie in eine Mikrowelle mit einer Leistung von drei Megawatt – das ist die Leistung von mehr als 3000 Mikrowellen in normalen Küchen –, die sie auf 1500 °C erhitzte.

Aus dem hässlichen Entlein einen schönen Schwan gemacht: ein Rubin vor der Behandlung mit Mikrowellen (li.) und danach (re.).

Aus dem hässlichen Entlein einen schönen Schwan gemacht: ein Rubin vor der Behandlung mit Mikrowellen (li.) und danach (re.).

Quelle: Subhashree Swain/Applied Physics A

Die anschließende Untersuchung, bei der die Forscher Röntgendiffraktion sowie UV- und Raman-Spektroskopie einsetzten, zeigte, dass die Steine so perfekt waren, dass selbst der kritischste Juwelier keine Einwände hätte. „Die Lichtabsorption bei 560 Nanometern hat sich deutlich erhöht, ebenso die in höheren Wellenlängen von 600 bis 800 Nanometern“, so Swain. Das hat zur Folge, dass dunkelrotes und nahinfrarotes Licht eliminiert wird. Die Steine leuchten heller.

Das Kristallgitter repariert sich selbst

Der Hitzeschock, so die indischen Forscher, gibt den Molekülen, aus denen das Kristallgitter aufgebaut ist, mehr Freiraum. Sie können Unregelmäßigkeiten und Defekte im Kristallgitter beheben. Außerdem hat die Wärme einen Einfluss auf die Verteilung von Fremdatomen, die die eigentliche Ursache für die Rotfärbung sind. Rubine bestehen aus schlichtem Aluminiumoxid, in das sich Fremdatome wie Chrom, Eisen und Titan eingeschmuggelt haben.

Rotes Korund, wie Rubine auch genannt werden, bilden sich unter extremen äußeren Bedingungen: bei hohem Druck und hoher Temperatur, die in Regionen herrschen, in denen zwei Erdplatten aneinander reiben, etwa im Himalaya-Gebiet. In zehn bis 40 km Tiefe bildet sich dort das Mineral Korund, das im Laufe von vielen Jahrtausenden an die Oberfläche befördert wird.

Im allerersten Laser steckte ein Rubinkristall

„Das Erhitzen in der Mikrowelle ist eine unkonventionelle Methode zur schnellen thermischen Anregung“, sagt Swain. Die Behandlung gehe schneller als mit anderen Methoden, und das Kristallgitter werde gleichmäßiger.

Rubine werden nicht nur von der Schmuckindustrie genutzt, sondern auch von Laserherstellern. Theodore Harold Maiman setzte im weltweit ersten Laser, den er 1960 baute, einen Rubin ein, der einen Laserstrahl aussandte, als er von außen durch Xenon-Blitzlampen angeregt wurde

Von Wolfgang Kempkens
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