Diamant-0

a) Eigenschaften Diamant ist das härteste aller bekannten Materialien. Das ist auf den Atombau zurückzuführen; bei einer Spaltung müssen immer Atombindungen gespalten werden. Die Atome bilden ein tetraedisches, regelmäßiges und stabiles Gitter. Jedes Kohlenstoffatom ist von vier weiteren tetraedisch umgeben. Die Atombindungen zwischen ihnen sind alle gleich lang nämlich 115pm. Dadurch, dass alle Außenelektronen an einer Bindung beteiligt sind, läßt sich auch erklären, dass Diamant den elektrischen Strom nicht leitet.
Jedoch leitet er die Wärme um so besser; er ist das Material, mit der höchsten Wärmeleitfähigkeit. Zudem ist der thermische Ausdehnungskoeffizient fast so klein wie der von Quarzglas.

Diamant besitzt ein Dichte von 3.5g/cm³. Erst bei 800C verbrennt er an Luft zu CO2. Unter Luftausschluß bleibt er bis 1600C stabil. Dann wandelt er sich in Graphit um.
Diamant hat eine äußerst geringe chemische Reaktivität. Nur stark oxidierende Säuren und Schmelzen oder flüssige, carbidbildende Metalle können ihm bei höheren Temperaturen etwas anhaben.
Diamanten lassen sich in der Natur auch mit unterschiedlichen Farben und Transparenz finden. Meistens ist die Ursache dafür, dass sich Verunreinigungen im Diamant befinden.
Der Diamantglanz und das Farbenspiel beruhen auf der sehr hohen Lichtbrechung des Kristalls. Es kann auch vorkommen, dass der Diamant kurzzeitige Lumineszenz besitzt,
wenn man ihn einer ultravioletten Lichtquelle aussetzt, d.h., dass er kurzzeitig in einer Farbe leuchtet (gewöhnlich hellblau).


b) Entstehung / Herstellung

Der genaue Mechanismus, wie Diamanten entstehen, ist noch umstritten; sicher ist jedoch, dass Kohlenstoff nur unter sehr großer Wärme und gleichzeitig sehr hohem Druck als Diamant kristallisiert. In der Natur geschieht dies z.B. in Vulkanen.
Die einfache Herstellung ist die Umwandlung von Graphit. Im Jahre 1955 ist dies erst gelungen. Unter dem Druck von 50 Kilobar und 1700C wurde aus kristallinem Graphit
Diamantpulver hergestellt.
Allerdings gibt es auch eine andere Methode der Synthese - die CVD-Synthese. CVD kann man nach englisch chemical vapour deposition mit "reaktive Abscheidung aus der Gasphase"
übersetzen. Das erlaubt, nahezu beliebige Materialien großflächig mit Diamantfilmen zu beschichten. Dazu gibt es verschiedene Verfahren. Eine ist die "Hot filament" -Methode.
Dabei wird durch die große Hitze des Heizdrahtes (2000 Grad Celsius) das Gasgemisch aus
Methan, Wasserstoff und teilweise auch Sauerstoff zersetzt. In einem Abstand von ca. 0,7cm
kristallisiert nun Diamant auf einem gekühlten Substratmaterial ( 500 - 1000 Grad Celsius).
Die Wachstumsrate pro Stunde beträgt zwischen 1 Mikrometer bis zu 10 Mikrometer pro Stunde.



c) Verwendung

In der Elektronik findet Diamant eine breite Anwendung. Temperaturempfindliche Bauteile zum Beispiel werden wegen der hohen Wärmeleifähigkeit des Diamanten mit einem Diamantfilm beschichtet. Wenn Diamanten Spuren von bestimmten Stoffen enthalten, werden
sie halbleitend. So werden beispielsweise Dioden hergestellt, die enormer Temperatur ausgesetzt sind. Normale Dioden auf Siliciumbasis werden schon bei 100 Grad Celsius, die
Diamant-Dioden funktionieren bei Temperaturen von weit über 500 Grad Celsius immer noch. Es befinden sich auch schon Prototypen von elektronischen Verstärkern (Transistoren) auf Diamantbasis in der Entwicklung. Eine andere Verwendung besteht im Lautsprecherbau.
Die durch CVD beschichtete Membran besitzt eine hohe Steifigkeit mit sehr guten Klangeigenschaften und sehr guter Resistenz vor starken Bässen.
Ein anderer Anwendungsbereich ist die Verwendung in der Industrie. Dort dient Diamant als Schleifmittel und bei Schneid-, Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeugen. Diamantwerkzeuge bieten eine bis zu fünfmal solange Lebensdauer als herkömmliche Industriewerkzeuge in dieser Branche.
Natürlich dient Diamant auch als Schmuckstein wegen der Farbenvielfalt und dem Glanz.