Merken Drucken 17.05.2005, 18:52 Schriftgröße: A A A

Gezüchtete Juwelen

US-Forscher entwickeln ein schnelles Produktionsverfahren für farblose Diamanten. Sie überbrücken damit Jahrtausende, die ein natürlicher Diamant zum Wachstum braucht. von Jan Oliver Löfken

Der De Beers Millennium Star Diamant ist einer der weltweit größten Diamanten

Über 80 Kilometer tief im Erdinnern entstanden im Laufe der Jahrtausende die begehrtesten Kristalle aller Zeiten: Diamanten. Unter enormem Druck von rund 40.000 Bar und bei Temperaturen bis 1300 Grad Celsius formten sich die wertvollen Steine aus dem Element Kohlenstoff. Über tief reichende Vulkanschlote gelangten sie vor allem in Südafrika und Sibirien an die Oberfläche. Leichter verfügbar wachsen die edlen Kristalle nun viel schneller in einem Labor der Carnegie Institution in Washington. Mit 100 bis 300 Mikrometern pro Stunde stellten die Forscher um Russell Hemley einen neuen Rekord für farblose Steine von hoher Qualität auf.

Zehn Karat, rund zwei Gramm, wiegen die größten Glitzersteine aus der Laborretorte. "Hochwertige Kristalle über drei Karat können mit herkömmlichen Methoden nur sehr schwer hergestellt werden", sagt Hemley. Daher kann er sich heute bei der Vorstellung seiner Ergebnisse auf dem Applied Diamond Congress im amerikanischen Argonne höchster Aufmerksamkeit sicher sein. "Damit erhält man ja richtige Klunker", sagt auch Lothar Ley, Physiker und Experte für Zuchtdiamanten an der Universität Erlangen. "Das wäre ein echter Durchbruch."

Verfahren der Diamantenzüchter

Der Schlüssel zu Hemleys Zuchterfolg liegt in einem speziellen Verfahren, bei dem sich Kohlenstoffatome aus einem heißen Dampf nach und nach zu den regelmäßigen Strukturen eines Diamanten ablagern. Dieser Dampf besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, angereichert mit Methan oder Ethan als Kohlenstoffquelle. Ein Mikrowellen-Plasma und ein auf 800 bis 1000 Grad Celsius aufgeheiztes Substrat unterstützen diesen Prozess. Diese "Chemical Vapour Deposition (CVD)" nutzen bisher viele Diamantzüchter, um vor allem braune, undurchsichtige Industriediamanten beispielsweise für den Einsatz in Bohrköpfen zu produzieren. Doch farblose Steine von Schmuckqualität und ohne jede Verunreinigung gewannen die Kristallzüchter so kaum. "Für qualitativ gute, einkristalline Zuchtdiamanten bewegen sich die Wachstumsgeschwindigkeiten bei einem bis zwei Mikrometer pro Stunde", sagt Ley.

"Viele Gruppen nutzen das CVD-Verfahren, um Diamantkristalle zu züchten", so Hemley. "Aber große, farblose Steine blieben eine Herausforderung." So stolz der Materialforscher auf seine Ergebnisse ist, so verhalten schweigt er über Einzelheiten, wie er seine Steine wachsen ließ. Zu groß ist die wirtschaftliche Bedeutung dieses Verfahrens für Zuchtdiamanten in der Schmuckindustrie.

Konkurrenz für De Beers

Sind einkristalline Industriediamanten für rund 50 Euro pro Karat zu haben, schnellt der Preis für beste Schmucksteine rasch auf mehrere Tausend Euro pro Karat in die Höhe. Gelb gefärbte Zuchtdiamanten mit Stickstoff-Einschlüssen sind schon für ein Fünftel des Preises für Natursteine erhältlich. Sie werden in erster Linie über ein weiteres, weitgehend ausgereiftes Hochdruck-Verfahren bei über 50.000 Bar und Temperaturen von rund 1400 Grad Celsius hergestellt. Doch effizient entstehen auch hier die begehrten, farblosen Kristalle ohne jede Verunreinigung nicht.

Schon bald will Hemley die Wachstumsrate seiner Diamanten sogar auf einen Millimeter pro Stunde steigern und noch größere Exemplare züchten. Obwohl als "Zuchtdiamant" gekennzeichnet könnte hier eine ernst zu nehmende Konkurrenz für große Schürfunternehmen wie De Beers entstehen.

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