Ein Team unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung hat einen neuen Weg gefunden, Nanodiamanten herzustellen: Sie werden aus Graphen synthetisiert.

Ein Diamant ist eine Form von Kohlenstoff, Graphen ebenso. Das Team um Yingke Wu und Tanja Weil nutzt Schnipsel des einlagigen Kohlenstoffs und wandelt diese unter hohem Druck und hoher Temperatur in diamantähnliche Nanostrukturen um. So seien Diamanten von etwa drei bis vier Nanometern Größe hergestellt worden, teilte das Max-Planck-Institut mit.

Vorteil dieser Bottom-Up-Methode, die das Team in der Fachzeitschrift Nature beschreibt, ist, dass sich über das Ausgangsmaterial die Struktur und Zusammensetzung sowie die Größe der Nanodiamanten steuern lässt. In bisherigen Verfahren werden Nanodiamanten hergestellt, indem größere Diamanten zerkleinert werden. Dabei gibt es aber weniger Möglichkeiten zu kontrollieren, wie das Endprodukt geschaffen sein soll.

Bei der Synthetisierung aus Graphen ist es auch möglich, andere Atome in das Diamantgitter einzubauen. Silizium- oder Germaniumatome etwa bringen die Nanodiamanten in verschiedenen Farben zum Leuchten. Durch Stickstoffatome entstehen Stickstoff-Fehlstellen-Zentren, die als Farbzentren und Photonenquelle dienen können.

Einsatzmöglichkeiten für Nanodiamanten

Nanodiamanten können als Lichtquellen genutzt werden, als Sensoren, die sehr schwache Magnetfelder messen, oder als Qubits, also als Rechenelemente eines Quantencomputers. „Wir glauben, dass diese Plattform eine skalierbare Grundlage für die Entwicklung von Quantensensoren, integrierten photonischen Emittern und programmierbaren diamantbasierten Nanomaterialien bietet“, sagte Weil.

An dem Projekt waren neben dem in Mainz ansässigen Max-Planck-Institut für Polymerforschung auch das Potsdamer Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung sowie das ebenfalls zur Helmholtz-Gemeinschaft gehörende Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg beteiligt. Außerdem mitgearbeitet haben das Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken sowie die Universitäten von Frankfurt, Göttingen, Mainz, Ulm und Cambridge sowie die Universität des Saarlandes.

(wpl)