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Freitag, 28.07.2017
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Reinheitsweltrekord bei Diamanten

Physiker minimieren Verunreinigungsgrad von Edelsteinen

Edle Steine werden nach ihrer Qualität in verschiedene Klassen eingeteilt: AAA ist dabei die Klasse mit der höchsten Reinheit und am wertvollsten. Wissenschaftler haben nun Diamanten hergestellt, die noch 10.000-mal reiner sind als alle bisher bekannten Diamanten.
Natürlicher Diamant

Natürlicher Diamant

Ähnlich wie hochreines Silizium die Basis für die moderne Halbleiterindustrie darstellt, könnte dieses Material eine entscheidende Rolle für die Weiterentwicklung der Informationstechnologie spielen, so die Forscher in der Fachzeitschrift „Nature Materials“.

Verunreinigungen inklusive?


Hochreiner Diamant besteht ausschließlich aus Kohlenstoff. In den meisten Fällen enthalten die Steine aber auch andere Elemente, am häufigsten Stickstoff, die den Diamanten einfärben können. Den Wissenschaftlern des 3. Physikalischen Instituts der Universität Stuttgart ist es jetzt in Zusammenarbeit mit der britischen Firma element6 gelungen, den Verunreinigungsgrad mit Stickstoffatomen bis auf wenige ppb - parts per billion, eins pro eine Milliarde - zu reduzieren, etwa 10.000-mal geringer als dies bei den besten Diamanten zuvor der Fall war.

In diesen extrem sauberen Steinen sind Verunreinigungen selbst mit der Lupe fast nicht mehr auszumachen. Die wenigen verbliebenen Fremdatome verhalten sich fast wie Atome im Vakuum. Bei einer solchen Reinheit wird sogar das Kohlenstoffisotop 13C selbst zu einer Verunreinigung.


Bestehen natürliche Diamanten zu 1,1 Prozent aus 13C, so enthält der Stuttgarter Diamant nur noch 0,03 Prozent 13C und der Rest besteht aus dem Isotop 12C. „Dadurch können wir feststellen, ob sich diese Atome so verhalten wie es für die Verwendung in der (Quanten-)Informationsverarbeitung notwendig ist“, erklärt Professor Jörg Wrachtrup.

Diamanten aus Methanplasma


In einem speziellen Verfahren stellen die Physiker Diamanten aus Methanplasma her. Die Steine wiegen 0.01 Karat, dies entspricht zwei Milligramm. Aufgrund des aufwändigen Herstellungsprozesses beträgt der Wert pro Karat etwa eine Million Euro - ein Vielfaches des Preises für einen normalen Diamant.

Auch wenn dieser Preis solche Diamanten als Schmuckstein uninteressant macht, kann sich ihr Einsatz in der Wissenschaft und Technik als unabdingbar erweisen, so die Forscher. Die damit einhergehende Massenproduktion würde sicher zu einer Preissenkung führen.
(idw - Universität Stuttgart, 15.04.2009 - DLO)
 
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