Materialforschung Verbindung könnte härter als Diamant sein

Bekommen Diamanten bald Konkurrenz? Forscher haben eine Verbindung untersucht, die um 18 Prozent härter sein soll. Die seltene Substanz entsteht bei Vulkanausbrüchen, größere Mengen sind bislang nicht verfügbar.


Wurtzit-Bornitrid heißt die Verbindung, die womöglich widerstandsfähiger ist als Diamant, der härteste bekannte Stoff auf der Erde. Das schließen Forscher aus Computersimulationen, in denen sie das Verhalten der Verbindung bei starken Belastungen berechneten. Wurtzit ist ein Mineral, das aus Zink und Schwefel besteht. Wurtzit-Bornitrid besitzt die gleiche kristallografische Struktur, enthält aber stattdessen Bor- und Stickstoffatome. Über die Arbeit berichten Zicheng Pan und seine Kollegen von der Jiao Tong University in Shanghai im Fachblatt "Physical Review Letters". Erst vor wenigen Tagen hatten Wissenschaftler eine superharte Form des Elements Bor entdeckt.

Hope-Diamant: Verbindung ist 18 Prozent härter
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Hope-Diamant: Verbindung ist 18 Prozent härter

Im Jahr 2005 übertraf eine künstlich erzeugte Form des Kohlenstoffs die Härte von Diamant erstmals knapp. Die Daten aus der neuen Simulation lassen jedoch alles Bekannte weit hinter sich. Die Forscher berechneten, was passiert, wenn die Stoffe mit hoher Kraft von einem spitzen Gegenstand eingedrückt werden. Das Ergebnis: Wurtzit-Bornitrid ist um 18 Prozent härter als Diamant. Das Material wäre damit für die Materialforschung interessant, da die Substanz an der Luft auch höhere Temperaturen verträgt als Diamant. Denkbar sind Anwendungen als Werkstoff für Hochleistungsbohrer oder als Beschichtung von Raumschiffen.

Bei ihren Simulationen entdeckten die Forscher sogar eine Verbindung, die offenbar noch unverwüstlicher ist als Wurtzit-Bornitrid: das Mineral Lonsdaleit. Dabei handelt es sich um eine spezielle Diamantform, die entsteht, wenn Graphit extremen Temperaturen und Drücken ausgesetzt wird. Die hexagonale Gitterstruktur bleibt dabei erhalten, weshalb Lonsdaleit auch als hexagonaler Diamant bezeichnet wird. Das Mineral ist nach Angaben der Forscher sogar um 58 Prozent härter als Diamant.

Beide Stoffe kommen allerdings nur sehr selten vor. Deshalb war bisher auch unbekannt, wie hart sie sind. Lonsdaleit kann entstehen, wenn graphithaltige Meteoriten einschlagen - für Wurtzit-Bornitrid braucht es Vulkanausbrüche mit extremen Temperaturen und hohem Druck. Bevor die Forscher ihre Daten in Experimenten bestätigen können, gilt es also, Methoden zu finden, um die Stoffe in größeren Mengen herzustellen.

hda/ddp



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