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Künstliche Klunker - Diamanten aus der Mikrowelle | BR24

© picture-alliance/dpa

Der Diamant "Pink Star" wurde im November 2013 für 62 Millionen Euro ersteigert

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    Künstliche Klunker - Diamanten aus der Mikrowelle

    Diamonds are a girl's best friend – das ist bekannt, wenn Diamanten nur nicht so kostspielig wären. Da kommt der Augsburger Forscher Matthias Schreck gerade recht, der Diamanten künstlich herstellen kann.

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    Koh-i-Noor ist einer der größten Diamanten der Welt – ein Brocken von stolzen 108,93-Karat, also von über 21 Gramm. Er ziert zurzeit die britischen Kronjuwelen. Diamanten sind ein Luxus. Das könnte zukünftig anders werden: Im Labor hergestellte Diamanten kommen seit Kurzem an ihre echten Vorbilder heran.

    "Der synthetische Diamant unterscheidet sich vom natürlichen Diamanten weder in der Chemie, noch in der Kristallstruktur, noch in den physikalischen Eigenschaften. Er unterscheidet sich nur dadurch, dass der Mensch ihn gemacht hat." Rupert Hochleitner, stellvertretender Direktor der Mineralogischen Staatssammlung | Museum Reich der Kristalle, München

    Augsburger Wissenschaftler erfolgreichster Diamantenzüchter

    Einer der aktuell erfolgreichsten Diamantenzüchter ist der Augsburger Physiker Matthias Schreck. Er entwickelt seit über 25 Jahren mit seinem Team Apparate, experimentiert mit verschiedenen Materialien und variiert Temperatur, Druck und Spannung. Schließlich ist es den Augsburger Forschern in einem mehrstufigen Prozess gelungen, Diamanten herzustellen.

    Diamantherstellung - ein hochkomplexer Prozess

    Benötigt wird in der ersten Phase eine Siliziumscheibe, auf der später ein Diamant wachsen soll. Auf dieser Scheibe wird in einer komplexen Apparatur durch Verdampfen eine dünne Schicht aus Zirkoniumdioxid aufgebracht. Darauf wird dann eine weitere Schicht aus Iridium aufgedampft. Iridium aber ist schwer, hart, spröde und enorm hitzebeständig. Um dieses Platinmetall zu verdampfen, brauchen die Forscher viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl. Ist die Verdampfungsgeschwindigkeit richtig getroffen und die Temperatur perfekt gewählt, bildet das Iridium auf der Scheibe eine Einkristall-Struktur: gleichmäßig in der Anordnung der Atome und Verbindungen.

    Mithilfe der Mikrowelle zum Diamanten

    Nach dem Aufdampfen der Iridiumschicht auf die Siliziumscheibe kommt die Mikrowelle ins Spiel. Die Diamanten werden dort durch Gase zum Wachsen gebracht. Wenn der Umgebungsdruck stimmt, lagern sich Wasserstoff und Methan schnell an und es entwickelt sich darauf eine hauchdünne Diamantschicht. Diese Schicht wächst auf größeren Mikrowellenanlagen weiter. Dieser Prozess kann viele Tage, bis Wochen dauern. Weitere Parameter verrät Schreck nicht: Betriebsgeheimnis. Ein aufwendiges Verfahren. Trotzdem - langsam wird es gewinnträchtig.

    Diamanten für die Medizin

    Schrecks Kunden stellen mit den künstlichen Diamanten medizinische Hochpräzisionsgeräte wie zum Beispiel Skalpelle für Augenoperationen her. Andere Käufer setzen sie in Werkzeuge wie Fräsen zur Brillen- und Kontaktlinsenproduktion ein. Stolz ist Physiker Schreck besonders auf die zwei Diamantenstückchen, die im großen Teilchenbeschleuniger in Cern in der Schweiz verbaut sind.

    Auch Wissenschaftler aus Ulm forschen daran, künstliche Diamanten herzustellen. Sie gehen andere Wege als die Augsburger und haben bereits verschiedenste Anlagen entwickelt und getestet. Ihnen dient als Basis zum Wachstum ein Stück echter Diamant. Ihr Ziel ist es, Diamanten kontrolliert herzustellen, sodass die Steine immer exakt gleich sind - abgestimmt auf bestimmte Anwendungen. Denkbar sind so verbesserte Werkzeuge für die Magnetresonanztherapie sowie präzisere Kernspintomografen. Dafür benötigt man Diamanten mit bestimmten Eigenschaften – zusätzlich zu zuverlässiger Kohlenstoffstruktur, besonderer Härte und Temperaturbeständigkeit.

    Künstliche Diamanten in der Schmuckbranche

    Künstliche Diamanten sind natürlich auch für den Schmuckmarkt interessant. Diamantenhändler und große Minen investieren in eigene Forschungsabteilungen, um ebenfalls auf dem Markt der künstlichen Diamanten mitmischen zu können. Außerdem entwickeln sie Maschinen, um die künstlichen Steine von den natürlichen Diamanten unterscheiden zu können, was anhand der Lichtbrechung möglich ist.

    Schmuckkollektion aus künstlichen Diamanten in den USA

    Nach Jahren der Kritik an synthetischen Steinen schwenkte nun auch der weltgrößte Diamantenhändler De Beers um. Im September 2018 startete er in den USA die erste Kollektion aus künstlichen Diamanten: Die Kollektion bietet pinke, blaue und weiße Diamanten an - alle künstlich - für 200 Dollar das Stück. Damit sind diese Steine 75 Prozent billiger als die natürlichen Diamanten.

    Farbige Diamanten viel seltener als farblose

    Ein Diamant wird nach Größe, Einschlussfreiheit, Qualität des Schliffs und nach der Farbe bewertet, wobei "farblos" die beste Kategorisierung ist. Aber Umsätze machen Juweliere in den letzten Jahren auch mit blassem Blau und zartem Rosa - farbige Diamanten, die die Natur selten hergibt. Das Verhältnis zu farblosen Steinen ist 1:10.000. Deshalb sind sie exorbitant viel teurer als normale Diamanten - zu teuer für viele Kunden, zumindest, wenn es natürliche Diamanten sind.

    Kein Schmuck aus der Augsburger Diamantwerkstatt

    Im Augsburger Diamantenlabor hat Physiker Matthias Schreck eine ganze Weile gebraucht, um die richtige Menge an Bor zu bestimmen, die seine Zuchtdiamanten samtig blau schillern lässt. Daraus Schmuck zu machen, plant er aber nicht. Er beschränkt sich auf Industrie und Wissenschaft. Der größte Wurf der Augsburger Diamantenzüchter: ein mattsilbern schimmernder 9,2 Zentimeter Gigant mit stattlichen 155 Karat.