Am-III: Dieses Glas ist härter als ein Diamant und vielseitig wie Silizium

Diamanten gelten als der härteste auf natürliche Art und Weise entstandene Stoff überhaupt. Wendet man bei ihnen den Vickers-Härtetest an, werden Werte zwischen fünfzig und siebzig Gigapascal erreicht. Forscher der chinesischen Yanshan-Universität wollten dies aber nicht als Obergrenze akzeptieren. Sie machten sich daher auf die Suche nach von Menschenhand produzierten Materialien, die über eine noch größere Härte verfügen. Dabei setzten sie auf sogenannte Fullerene – also die dritte Modifikation von Kohlenstoff neben Diamant und Grafit. Bei diesen veränderten sie immer wieder die Struktur der Atome und Moleküle. Interessanterweise ist bei Diamanten vor allem die geordnete innere Struktur für die Festigkeit verantwortlich. Die Forscher wählten nun aber einen etwas anderen Weg: Sie setzten auf eine gezielt herbeigeführte Mischung aus Ordnung und Unordnung. Dadurch konnten sie eine Art von Glas kreieren, die auf eine Härte von 113 Gigapascal kommt.

Kugelfeste Fenster könnten noch hundertmal sicherer werden

Anschließend entdeckten die Forscher noch weitere interessante Eigenschaften des Am-III getauften Materials. So verfügt das Glas über steuerbare Energieabsorptionseigenschaften, die mit denen von Silizium vergleichbar sind. Genutzt werden könnte die neue Erfindung somit beispielsweise bei der Produktion von Solarzellen. Auch ein Einsatz in der Halbleiterindustrie ist denkbar. Außerdem sprachen die Forscher von der Möglichkeit, wirklich kugelsichere Fenster bauen zu können. Den Angaben der Wissenschaftler zufolge würde sich die Widerstandsfähigkeit gegenüber den heute verfügbaren Produkten teilweise um bis zu dem Faktor 100 erhöhen lassen. Die Herstellung des harten Glases ist allerdings nicht ganz einfach. So mussten die Fullerene zunächst vermischt und zerkleinert werden. Anschließend wurden sie zwölf Stunden lang auf 1.200 Grad Celsius erhitzt und einer Druckeinwirkung von 25 Gigapascal ausgesetzt. Zum Schluss musste das Material dann noch einmal zwölf Stunden abkühlen.

Die Hightech-Industrie wird als erstes von der Neuentdeckung profitieren

Heraus kam schließlich ein Glas, das selbst Diamantkristalle zerkratzen kann. Entsprechende Fotos veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift National Science Review. Das Experiment wurde zudem von Forschern aus Schweden, Russland, den Vereinigten Staaten und Deutschland begleitet. Diese werden die gewonnenen Erkenntnisse nun auch mit in ihre Heimatländer tragen. Es spricht also viel dafür, dass bald weltweit an Einsatzszenarien für das interessante neue Material gearbeitet wird. Zunächst dürfte dabei die Hightech-Industrie von den besonderen Eigenschaften des AM-III-Glases profitieren. Bei vergleichsweise simplen Anwendungen dürfte sich hingegen die Frage stellen, ob die Vorteile wirklich so groß sind, dass sie den hohen Produktionsaufwand rechtfertigen. Klären lassen dürfte sich dies allerdings erst, wenn entsprechende praktische Anwendungen zur Verfügung stehen. Zumindest theoretisch besitzt das ultraharte Glas aber ein gewaltiges Potenzial in vielen Einsatzbereichen.

Via: National Science Review