Leicht wie Wasser, hart wie Diamant

Theoretiker entwerfen neuen Werkstoff aus Kohlenstoff - fast so hart wie Diamant, doch sehr viel leichter

Diamant in neuer Struktur
Diamant in neuer Struktur

Beijing (China) - Nahezu so hart wie ein Diamant und kaum schwerer als Wasser - diese Eigenschaften vereint ein neuer Werkstoff, dessen Struktur chinesische Physiker in einer Computersimulation berechnet haben. Wie Diamant besteht das Material nur aus Kohlenstoff, sieht aber aus wie ein Gerüst aus vielen kleinen Pyramiden. Wie die Forscher in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" berichten, könnte dieser "fluffige" Diamant zu vielen neuen Anwendungen im Flugzeugbau oder als kompakter Wasserstoffspeicher führen.

Allerdings existiert der so genannte T-Kohlenstoff bisher nur im Computermodell und in den Köpfen der Forscher um Gang Su von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Beijing. In ersten Reaktionen zeigten sich Kollegen anderer Institute skeptisch, ob die Synthese dieses neuen Werkstoffs tatsächlich gelingen könnte. Doch Su meint, dass ein explosionsartiges Aufsprengen von Grafit oder echten Diamanten ein vielversprechender Weg für die Herstellung von T-Kohlenstoff sei. Dabei würden einzelne stark gebundene Kohlenstoffatome durch pyramiden-förmige Kohlenstoff-Tetreader in der Kristallstruktur ersetzt werden können.

So exotisch die Suche nach neuen, funktionellen Werkstoffen mit theoretischen Modellen und Supercomputern wirkt, so wenig ungewöhnlich ist dieser Ansatz in der Physik. Auch die hauchdünnen Kohlenstoff-Schichten des Graphens wurden zuerst theoretisch vorhergesagt, bevor sie 2004 von den Nobelpreisträgern Andre Geim und Konstantin Novoselov erfolgreich hergestellt werden konnten. Vorher überwog in der Fachwelt ebenfalls die Skepsis, ob dieser Schritt überhaupt irgendwann gelingen könnte.

Aus seinen Strukturmodellen vermutet Gang Su jedoch, dass T-Kohlenstoff durchaus stabil sein könnte. Seine Dichte wäre etwa 43 Prozent geringer als die von Diamant. Dennoch würde er durch starke, kovalente Bindungen rund zwei Drittel der Härte des Edelsteins behalten können.