April 15, 2024

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Wissenschaftler haben Diamant komprimiert, um ein härteres Material herzustellen

Wissenschaftler haben Diamant komprimiert, um ein härteres Material herzustellen

Diamanten gehören zu den härtesten Materialien, die der Mensch kennt, aber Experten gehen davon aus, dass sie zu etwas Härterem zerkleinert werden können.

Edelstein ist ein natürliches Material, das aus Kohlenstoffkristallen besteht. Es existiert in der Erde und Untersuchungen deuten sogar darauf hin, dass im Rahmen eines großen geologischen Ereignisses „Diamantfontänen“ an die Oberfläche geschickt werden könnten.

Während es aufgrund seines tetraedrischen Gitters, einer unglaublich haltbaren Partikelstruktur, früher als eines der härtesten Materialien galt, haben Experten einen Weg gefunden, es in etwas noch Härteres zu verwandeln.

Physiker aus den USA und Schweden haben eine Simulation erstellt, die vermutlich um 30 Prozent druckbeständiger ist als Diamant.

Experten führten präzise Simulationen der Quantenmolekulardynamik auf einem Supercomputer durch, um zu testen, wie sich Diamant unter hohen Drücken und Temperaturen verhält, die ihn theoretisch instabil machen sollten.

Gibt es eine Möglichkeit, Diamanten härter zu machen?iStock

Ihre Ergebnisse zeigten, wie Details der Bedingungen, unter denen Kohlenstoffatome im Diamant gedrückt werden können, um die ungewöhnliche Struktur zu erzeugen.

Diese Konfiguration ist als raumzentrierte kubische Phase aus acht Atomen (BC8) bekannt und wurde auf der Erde nur in zwei anderen Materialien beobachtet – Silizium und Germanium.

Auf der Erde kommt die BC8-Phase von Kohlenstoff nicht natürlich vor, es wird jedoch angenommen, dass sie im Weltraum und in Hochdruckumgebungen innerhalb von Exoplaneten vorkommen könnte.

„Die BC8-Struktur behält die perfekte Form des tetraedrischen nächsten Nachbarn bei, jedoch ohne die Spaltungsebenen, die in einer Diamantstruktur zu finden sind“, erklärte der Physiker John Eggert vom Lawrence Livermore National Laboratory.

Obwohl die Theorie fundiert ist, waren Versuche, sie in die Realität umzusetzen, bisher erfolglos. Dies liegt daran, dass es einen sehr kleinen Temperatur- und Druckbereich gibt, in dem die BC8-Phase auftreten kann, und diese Bereiche unbekannt sind.

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„Wir gingen davon aus, dass die Post-Diamant-BC8-Phase experimentell nur innerhalb eines engen Hochdruck- und Hochtemperaturbereichs des Kohlenstoffphasendiagramms zugänglich sein würde“, erklärte der Physiker Ivan Oleinik von der University of South Florida.

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