Entdeckungen aus dem Labor
Das Institute for Basic Science (IBS) in Südkorea hat kürzlich eine Technologie vorgestellt, mit der man unter normalen Luftdruckverhältnissen innerhalb von weniger als drei Stunden synthetische Diamanten herstellen kann. Der Prozess beginnt mit einer flüssigen Metalllegierung, bestehend aus Gallium, Eisen, Nickel und Silizium. Diese Legierung wird dann einer Umgebung aus Methan- und Wasserstoffgasen bei einer Temperatur von ca. 1025 C ausgesetzt.
Die geheimnisvolle Chemie hinter dem Prozess
Auch wenn die genauen mechanischen Abläufe noch nicht vollständig verstanden sind, ermöglicht diese Kombination aus Zutaten und Bedingungen, dass der Kohlenstoff aus den Gasen als Diamantfilm auf der Legierung ausfällt. Dieser Diamantfilm kann später von den Legierungen getrennt und auf andere Oberflächen aufgetragen werden.
Vorteile und mögliche Anwendungen
Die Forschung steckt noch in den Kinderschuhen, doch die Möglichkeiten, die diese neue Technik bietet, sind vielfältig. Zum Beispiel könnte die Technik zur Entwicklung dünner Diamantbeschichtungen auf Oberflächen genutzt werden, wie Torben Daeneke, ein Materialchemiker an der RMIT University, erklärte. Er betonte die potenzielle Nutzung für korrosionsbeständige Beschichtungen in chemischen Reaktoren und andere industrielle Anwendungen. Dies wäre besonders vorteilhaft, da Gallium ein relativ häufig vorkommendes, ungiftiges Metall ist.
Die Zukunft der synthetischen Diamanten
Laut den Forschern ist ihre Methode skalierbar, was bedeutet, dass sie möglicherweise für eine breite Palette von Anwendungen geeignet ist, die synthetische Diamanten erfordern. Die größten bisher hergestellten Diamantfilme sind zwar nur Zehntel Mikrometer breit, doch das Team ist optimistisch, dass die Technik weiterentwickelt werden kann. Rod Ruoff, der leitende Forscher, erwähnte, dass neue Designs und Methoden zur Einführung von Kohlenstoffatomen in flüssige Metalle für das Diamantwachstum sicherlich von Bedeutung sein werden. Die kreative und technische Genialität der weltweiten Forschungsgemeinschaft könnte, basierend auf dieser Entdeckung, schnell zu anderen verwandten Ansätzen und experimentellen Konfigurationen führen.
Ausblick und Erwartungen
Obwohl weitere Forschung notwendig ist, um die Kosten und Effizienz im Vergleich zu bestehenden Techniken zu bewerten, sind die ersten Ergebnisse vielversprechend. Rod Ruoff ist überzeugt, dass es "zahlreiche faszinierende Wege zu erkunden gibt!" Die Entdeckung könnte eine neue Ära in der Herstellung von synthetischen Diamanten einleiten und bestehende Verfahren wie die Hochdruck-Hochtemperatur (HPHT) und Chemische Gasphasenabscheidung (CVD), die teure Ausrüstungen erfordern, überflüssig machen. Dies zeigt das enorme Potential dieser neuen Methode, die Industrie zu revolutionieren und die Verfügbarkeit von Diamanten für verschiedene Branchen erheblich zu erweitern.
Quelle: Yan Gong et al. Growth of diamond in liquid metal at 1 atm pressure. Nature 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07339-7.