Schwarzer Diamant made in Austria

Österreichische Forscher suchen nach superharten Materialen

Wien (pts005/24.03.2000/09:30)

Die beiden Professoren Benno Lux und Roland Haubner vom Institut für chemische Technologie an der TU Wien http://aotech1.tuwien.ac.at erforschen seit rund zehn Jahren die härtesten Materialien der Welt. Die Wissenschaftler stellten nun die möglichen Anwendungen, Eigenschaften und Herstellungsmethoden für Diamanten vor. Das Projekt der TU-Wien wurde im Rahmen der internationalen Kooperation DACH zwischen Deutschland, Österreich und der Schweiz vor zehn Jahren gestartet. Der Abschlussbericht von DACH wird demnächst veröffentlicht.

Diamant gehört zu den superharten und besonders wärmeleitfähigen Materialien und sein Einsatz ist daher vielseitig: z.B. Beschichtungen von Bohrern und Fräswerkzeugen, als Wärmeableiter von Computerchips. "Für diese Zwecke wird nicht der einkristallige, transparente Schmuckdiamant verwendet, sondern je nach Qualität ein dunklerer Industrie-Diamant", erklärt Haubner gegenüber pressetext.austria. "Wenn es jedoch gelingt, einen besonders durchsichtigen Diamanten zu erzeugen, kann dieser als hochqualitatives Fenster für Analysegeräte oder als Membran für die Röntgen-Lithographie verwendet werden", so Haubner. Transparente künstliche Diamaten entstehen jedoch nur bei optimalen Herstellungsbedingungen.

"Wir haben die diversen Abscheidungsmethoden untersucht und die daraus resultierenden Diamantschichten analysiert. Darüber hinaus haben wir uns auch mit den Unterlagen die als Substrate bezeichnet werden beschäftigt, auf denen Diamant aufwachsen kann", sagte Haubner. Ein Ansatz des Projektes lag auch beim Experimentieren mit Gasphasenzusätzen. Der Zusatz von einigen Chemikalien, wie Bor, Phosphor oder Stickstoff, haben Auswirkungen auf die Wachstumsgeschwindigkeit und die Qualität der Diamanten.

Traditionell wird Diamant mit Hochdrucksynthese bei 2.000 Grad Celsius, mit ungefähr 100 Kilobar (kbar) aus Kohlenstoff und mit Hilfe eines Katalysators erzeugt. 1982 gelang japanischen Forschern erstmals die sogenannte Niederdruck-Diamantsynthese. "Mitarbeiter von Professor Lux waren die ersten Forscher in Europa, denen die künstliche Diamantherstellung gelang", so Haubner. Auf der Suche nach immer besseren und günstigeren Methoden zur Herstellung der härtesten Materialien, die vorwiegend für industrielle Zwecke genutzt werden, wurden auch verschiedene Herstellungsverfahren für Diamant angewendet. Bei der Hot-Filament-Methode wird ein spiralförmig gewundener Draht auf 2.500 Grad erhitzt, der Diamant scheidet sich auf einem darunterliegenden Substrat ab. Die chemische Gasphasenabscheidung ist deshalb besonders interessant, da mit dieser Methode erstmals kompakte abriebfeste Diamantschichten mit nahezu beliebiger Fläche erzeugt werden können" erklärt Haubner.

Im Moment konzentriert sich die Forschungsarbeit aber auf die Herstellung von kubischem Bornitrit. "Dieser Stoff ist fast so hart wie Diamant. Wir wollten neue Verbindungen finden, die zur Stahlbearbeitung und für Verschleißanwendung geeignet sind" sagt Haubner. "Wenn es gelingen würde, mit Niederdruckmethoden kubische Bornitritschichten herzustellen, wäre eine Beschichtung vorhanden, mit dem auch Stahl bearbeitet werden könnte. Das ist mit Diamanten, die aus reinem Kohlenstoff bestehen, nicht möglich, weil sich der Kohlenstoff im Stahl auflöst", so der Wissenschaftler.

Das Forschungsprojekt DACH wurde im Mai 1989 mit der Berliner Erklärung beschlossen. Die drei grenzüberschreitenden Förderungsschwerpunkte der Forschungsarbeit beschäftigten sich mit "Sprache, literarische Produktion und Gesellschaft" von W. Frühwald aus München, "Synthese superharter Materialien" von Benno Lux aus Wien und "Grundfragen der Parasitologie" von A. Aeschlimann aus Neuchatel. 1990 wurden die Projektanträge eingereicht. 1991 erfolgte der Projektbeginn nach erfolgter Bewilligung. Das Projekt wird auch in Österreich vom Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschungen (FWF) http://www.fwf.ac.at unterstützt.(ww) (Ende)