Durch das Strahlen von Kunststoff mit leistungsstarken Lasern werden daraus winzige Diamanten

Einfache Kunststoffe können mit einem Laserlichtimpuls in winzige Diamanten verwandelt werden, und ein ähnlicher Prozess kann im Inneren riesiger Planeten ablaufen, was einige ihrer Geheimnisse erklären könnte.

von Lea Kran

Durch das Strahlen von Kunststoff mit einem starken Laser können kleine Diamanten entstehen. Ähnliche Prozesse können bei den höheren Temperaturen und Drücken innerhalb der Planeten auftreten, was erklären könnte, warum Uranus und Neptun so seltsam sind.

Forscher waren schon früher in der Lage, Nanodiamanten herzustellen, indem sie Laser mit einer Mischung aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestrahlten, aber sie erforderten ungewöhnlich hohe Drücke. Siegfried Glenzer vom SLAC National Accelerator Laboratory in Kalifornien und Kollegen fanden heraus, dass sie durch die Verwendung eines einfachen Kunststoffs namens PET – der üblicherweise zur Herstellung von Flaschen und anderen Behältern verwendet wird – der Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthält, Diamanten unter weniger rauen Bedingungen herstellen können.

Als sie einen starken Laser auf den Kunststoff feuerten, wurde er auf Temperaturen zwischen 3.200 °C und 5.800 °C erhitzt, und die vom Laserimpuls erzeugten Stoßwellen erhöhten den Druck des Kunststoffs auf bis zu 72 Gigapascal – das entspricht einem Fünftel von der Druck im Erdkern. Dadurch wurden Wasserstoff und Sauerstoff vom Kohlenstoff getrennt, wodurch winzige Diamanten mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern und eine Form von Wasser namens superionisches Wasser zurückblieben, das Elektrizität leichter leitet als normales Wasser.

Dies geschah bei niedrigeren Drücken als bei früheren Experimenten mit anderen Materialien, sagt Glenzer, und wie bei PET enthält das Innere der Riesenplaneten neben Kohlenstoff und Wasserstoff auch Sauerstoff.

“Das bedeutet, dass Diamanten wahrscheinlich überall sind”, sagt Glenzer. „Wenn sie bei niedrigerem Druck als bisher beobachtet auftreten, bedeutet das, dass sie sich im Uranus, im Neptun und in einigen Monden wie Titan befinden, die Kohlenwasserstoffe enthalten.“

Diese Diamanten, die sich in Neptuns Mantel bilden und dann in Richtung seines Kerns sinken und dabei Reibung und Hitze erzeugen, könnten erklären, warum der Planet so unerwartet heiß ist. Und in Uranus könnten Taschen aus superionischem Wasser, die von der Diamantformation übrig geblieben sind, elektrische Ströme leiten, was etwas mit der seltsamen Form seines Magnetfelds zu tun haben könnte.

Der nächste Schritt besteht darin, diesen Prozess in Modelle dieser Welten einzubetten und zu sehen, ob er einige ihrer vielen Geheimnisse erklären kann, sagt Glenzer. Eine andere besteht darin, Nanodiamanten zu sammeln, nachdem sie sich gebildet haben. Ähnliche Materialien werden bereits in industriellen Schleifmitteln verwendet und können in vielen wissenschaftlichen Anwendungen nützlich sein, werden aber im Allgemeinen durch Detonation von Sprengstoffen hergestellt.

„Bei anderen Experimenten, bei denen der erforderliche Druck viel höher war, waren die Bedingungen so intensiv und dynamisch, dass die Diamanten schließlich zusammenbrachen“, sagt Glenzer. “Jetzt, da wir einen Weg gefunden haben, Diamanten unter geringerem Druck herzustellen, haben wir möglicherweise die Chance, tatsächlich Diamanten zu ernten.”