Aggregierte Diamant-Nanostäbchen

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Aggregierte Diamant-Nanostäbchen (aggregated diamond nanorods, ADNR) sind eine besonders dichte Form des Kohlenstoffs. ADNR ritzt Proben aus natürlichem Diamant, das heißt, es ist härter und könnte verschleißärmere Werkzeuge ermöglichen.

Aggregierte Diamant-Nanostäbchen sind eines der härtesten bekannten Materialien mit einem statischen Kompressionsmodul K von bis zu 491 GPa (ca. 11 % mehr als Diamant mit 442 GPa). Ihr Absorptionskoeffizient für Röntgenlicht ist 0,2 bis 0,4 % höher als die von gewöhnlichem Diamant. Die Ursache dafür liegt in dem reduzierten Bindungsabstand der C-Atome in den äußeren Lagen des ADNRs.

Die Herstellung von Proben erfolgte in Bayreuth am Bayerischen Geoinstitut in Hochdruckpressen bei Drücken von 24 GPa. Das Ausgangsmaterial sind C60-Fullerene.[1] Mittlerweile ist die Herstellung größerer Mengen gelungen.[2] Die typischen ADNRs haben einen Durchmesser von 5 bis 20 nm und eine Länge größer 1 μm.

Das Material ist widerstandsfähiger gegen den Umbau der Diamantstruktur in eine graphitähnliche Struktur (Graphitisation) als natürlicher Diamant. Daraus und aus der größeren Härte ergeben sich auch mögliche zukünftige Einsatzgebiete dieses Materials im Bereich der spanabhebenden Werkzeuge und der Polier- und Schleifmittel.

Das Verfahren zur Herstellung der ADNR wurde von Natalia Dubrovinskaia, Leonid Dubrovinsky und Falko Langenhorst vom Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth zusammen mit Forschern des ESRF in Grenoble und der Technischen Fachhochschule Wildau im August 2005 in den Applied Physics Letters publiziert.[1] Die erstgenannten Forscher haben die Synthese- und Verwendungsmethode zur Herstellung von aggregierten Diamant-Nanostäbchen als deutsches Patent angemeldet.[3]

Literatur[Bearbeiten]

  •  V. D. Blank, S. G. Buga, N. R. Serebryanaya, V. N. Denisov, G. A. Dubitsky, A. N. Ivlev, B. N. Mavrin, M. Yu. Popov: Ultrahard and superhard carbon phases produced from C60 by heating at high pressure: structural and Raman studies. In: Physics Letters A. 205, Nr. 2-3, 11. August 1995, S. 208–216, doi:10.1016/0375-9601(95)00564-J.
  •  V. D. Blank, S. G. Buga, N. R. Serebryanaya, G. A. Dubitsky, S. N. Sulyanov, M. Yu. Popov, V. N. Denisov, A. N. Ivlev, B. N. Mavrin: Phase transformations in solid C60 at high-pressure-high-temperature treatment and the structure of 3D polymerized fullerites. In: Physics Letters A. 220, Nr. 1-3, 2. August 1996, S. 149–157, doi:10.1016/0375-9601(96)00483-5.
  •  Natalia Dubrovinskaia, Sergey Dub, Leonid Dubrovinsky: Superior Wear Resistance of Aggregated Diamond Nanorods. In: Nano Letters. 6, Nr. 4, 1. März 2006, S. 824–826, doi:10.1021/nl0602084.
  •  Natalia Dubrovinskaia, Leonid Dubrovinsky, Wilson Crichton, Falko Langenhorst, Asta Richter: Aggregated diamond nanorods, the densest and least compressible form of carbon. In: Applied Physics Letters. 87, Nr. 8, 2005, S. 083106, doi:10.1063/1.2034101.
  •  M. E. Kozlov, M. Hirabayashi, K. Nozaki, M. Tokumoto, H. Ihara: Superhard form of carbon obtained from C60 at moderate pressure. In: Synthetic Metals. 70, Nr. 1–3, 15. Februar 1995, S. 1411–1412, doi:10.1016/0379-6779(94)02900-J.
  •  H. Szwarc, V.A. Davydov, S.A. Plotianskaya, L.S. Kashevarova, V. Agafonov, R. Céolin: Chemical modifications of C60 under the influence of pressure and temperature: from cubic C60 to diamond. In: Synthetic Metals. 77, Nr. 1–3, Januar 1996, S. 265–272, doi:10.1016/0379-6779(96)80100-7.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b  Natalia Dubrovinskaia, Leonid Dubrovinsky, Wilson Crichton, Falko Langenhorst, Asta Richter: Aggregated diamond nanorods, the densest and least compressible form of carbon. In: Applied Physics Letters. 87, Nr. 8, 2005, S. 083106, doi:10.1063/1.2034101.
  2. Aggregated Diamond Nanorods, the Densest and Least Compressible Form of Carbon. European Synchrotron Radiation Facility, abgerufen am 18. September 2012 (englisch).
  3. Patentanmeldung DE102004026976: Verfahren zur Herstellung von nanokristallinem stäbchenförmigem Diamant und Anwendungen dafür. Angemeldet am 2. Juni 2004.