ETH Zürich: Wie aus Graphit Diamant wird
Aktualisiert

ETH ZürichWie aus Graphit Diamant wird

Forscher der ETH Zürich haben erstmals präzise simuliert, wie aus Graphit Diamanten entstehen. Dabei geschieht die Umwandlung nicht auf einen Schlag, wie bisher vermutet.

Diamanten sind als Schmuck und als Werkzeug sehr begehrt. Colourbox.com

Diamanten sind als Schmuck und als Werkzeug sehr begehrt. Colourbox.com

Diamant und Graphit bestehen beide aus reinem Kohlenstoff. Doch während Graphit schwarzgrau und relativ weich ist, funkeln Diamanten und sind so hart, wie kein anderes Material. Deshalb sind sie nicht nur als Schmuck gefragt, sondern auch als Werkzeuge, zum Schleifen oder Sägen, wie die ETH Zürich in ihrer Webzeitung «ETH Life» schreibt.

Um Graphit in Diamant zu verwandeln, sind ein hoher Druck und hohe Temperaturen nötig. Künstlich gelang dies zwar schon vor 60 Jahren erstmals, doch weil der Vorgang so zeit- und energieintensiv ist, werden Diamanten auch heute nicht in grossem Stil aus Graphit hergestellt.

Keimender Diamant

Wie genau der Übergang vom Graphit zum Diamant vor sich geht, ist bisher nicht präzise erforscht worden. Nun haben Forscher um Michele Parrinello von der ETH Zürich und von der Universität der Italienischen Schweiz (USI) in Lugano den Phasenübergang erstmals in einem Computermodell angemessen und präzise simuliert.

Bisherige, vereinfachte Simulationen hatten das Bild vermittelt, dass sich bei dem Übergang der ganze Graphit wie auf Befehl auf einmal in Diamant umwandelt. Die genauere Methode, die der diesjährige Marcel-Benoist-Preisträger Parrinello und sein Team im Fachmagazin «Nature Methods» vorstellen, zeigt nun aber ein ganz anderes Bild.

In dem Graphit bildet sich laut der neuen Studie zuerst eine Art Diamantenkeim. Dieser Keim wandelt bei hohem Druck nach und nach die Kristallstruktur des Graphits in jene eines Diamants um. Jedes Kohlenstoffatom muss im Diamant vier chemische Bindungen eingehen, statt nur drei wie beim Graphit. (sda)

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