Superharter Graphit: Kohlenstoffkonstruktion simuliert

22. Juli 2012, 17:14
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Forscher: Kuriosität kann sich rasch in eine fundamentale Entdeckung entwickeln

Dresden - Dass Diamanten, Bleistiftminen, Aktivkohle und Ruß aus dem gleichen Material - lediglich anders angeordnet - bestehen, zeigt die Vielseitigkeit von Kohlenstoff. So ist die Wissenschaft schon lange auf der Suche nach weiteren Formen. In den vergangenen Jahren haben Fullerene (Kohlenstoffbälle), winzige Kohlenstoffröhrchen oder Graphen, eine extrem dünne Kohlenstoffschicht, die die zukünftige Elektronik revolutionieren könnte, Schlagzeilen gemacht. Sowohl Graphen als auch Fullerene haben damit beschäftigten Forschern Nobelpreise eingebracht.

Eine andere Kohlenstoff-Form ist "superharter Graphit". Dieser transparente, harte Stoff entsteht, wenn man herkömmlichen Graphit bei Raumtemperatur hohem Druck aussetzt - unter Hitze wäre das Ergebnis Diamant. Forscher um der Technischen Universität Dresden, der Stony Brook University in den USA und der Staatlichen Universität Moskau in Russland haben die Struktur dieses Materials mit Hilfe einer Computersimulation entwickelt.

Noch ist es eine Kuriosität

Stefano Leoni von der TU Dresden und seine Kollegen nutzten eine "Transition Path Sampling" genannte Computersimulationsmethode, um verschiedene Kohlenstoffformen vorherzusagen. Mit besonders leistungsstarken Algorithmen kann ausgerechnet werden, welche Kristallstruktur unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen entstehen und existieren kann. Der Durchbruch gelang, indem man, anstatt die Computersimulationen auf mögliche Endprodukte des Experiments auszurichten, die mechanistischen Schritte der Entstehung der neuen Kohlenstoffform aufzuklären versuchte. Die Forscher wählten aus den Daten den besten Kandidaten aus - die Kohlenstoffform, die energetisch am günstigsten entstehen kann.

Stefano Leoni zum Potenzial dieser Kohlenstoffform: "Was für interessante, technologierelevante Eigenschaften dieser M-Kohlenstoff mit sich bringen wird, wissen wir noch nicht. Aber, wie oft in der Wissenschaft, kann sich eine Kuriosität rasch in eine fundamentale Entdeckung entwickeln." (red, derStandard.at, 22.7.2012)

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