Der härteste Stoff der Welt wird aus flüchtigen Teilchen gewonnen: im Reaktor entsteht synthetischer Diamant aus heißen Gasen. Wissenschaftler der Universität Erlangen wollen zusammen mit dem Institut für Niedertemperaturplasmaphysik (INP) in Greifswald das Diamantenwachstum verbessern. Mithilfe einer neuen Laser-Messtechnik können sie die Konzentration und Verteilung verschiedener für das Diamantwachstum wichtiger Moleküle und Radikale genau bestimmen.
„Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy“
Ein Teil auf eine Milliarde Teilchen kann die „Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy“ aufspüren. Mit solchen Fähigkeiten rechtfertigt das Messgerät seinen Preis, der über einer halben Million Euro liegt. Um das Diamantherstellungsverfahren der Chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) zu optimieren, ist dieser infrarot-spektroskopische Aufbau ein äußerst wertvolles Hilfsmittel. Es ermittelt die exakte Zusammensetzung der Prozessgase und macht es möglich, jeweils den Bezug zum beobachteten Diamantwachstum herzustellen. In Versuchsreihen können Temperatur, Gasdruck und Gaszusammensetzung kontrolliert verändert und schließlich so gewählt werden, dass der Diamant schneller und in besserer Qualität gezüchtet werden kann.
Der aus der Gasphase abgeschiedene synthetische Diamant hat ebenso wie Naturdiamant herausragende Materialeigenschaften, die für technische Anwendungen interessant sind. Er ist nicht nur unvergleichlich hart, sondern auch extrem wärmeleitfähig, chemisch beständig und gut bio-verträglich. Diese Eigenschaften machen Diamant zu einem vielseitig einsetzbaren Werkstoff. Hauptsächlich wird CVD-Diamant als ultraharte Verschleißschutzschicht auf Werkzeugen oder in Tribologischen Systemen wie z. B. Gleitringen in Pumpen verwendet.
In der Mikroelektronik werden Diamant-Wärmesenken zur effektiven Kühlung von Hochleistungsbauelementen eingesetzt. Auf dem Feld der Medizintechnik untersucht man Diamant als Überzug für metallische Komponenten von Hüft- und Kniegelenksimplantaten. An der Universität Erlangen-Nürnberg wird seit vielen Jahren Know-how zur Diamantbeschichtung der unterschiedlichsten Materialien aufgebaut. Die WTM-Ausgründung DiaCCon GmbH versucht, dies für industrielle Anwendungen umzusetzen.
(idw – Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, 21.06.2004 – DLO)
