Künstliche Diamanten

Diamanten: auf unserem Planeten gibt es keinen natürlichen Stoff, der härter ist. Tief im Innern der Erde, unter unvorstellbarem Druck, wuchs der Diamant heran, um dann durch Vulkane nach oben gespült zu werden.

Gerade bie farbigen Diamanten ist die Unterschiedung zwischen echt und falsch schwierig. | Bild: HR

Faszinierend und unverwechselbar sind diamanten – doch sind sie auch immer wirklich echt? Nur Experten wie der renommierte Edelsteinforscher Claudio Milisenda können diese Frage beantworten. Mit dem bloßen Auge lässt sich Echt von Falsch schon längst nicht mehr unterscheiden. Die Methoden künstlicher Herstellung werden nämlich immer raffinierter.

Aluminiumdioxid für Korunden

Alumiumdioxid wird geschmolzen: Doch daraus entstehen nur "Korunden" | Bild: HR

Ein Schweizer Unternehmen etwa produziert einfach und kostengünstig Edelsteine: Aluminiumoxid wird bei 2300 Grad Celsius geschmolzen. In nur vier Stunden wächst der Edelstein zu einer Größe von bis zu 500 Karat. Doch es gibt einen Haken: entstanden sind keine harten Diamanten, sondern weiche, weniger wertvolle Edelsteine, sogenannte Korunden.

“Bei Korunden braucht man lediglich eine hohe Temperatur”, erklärt Claudio Milisenda, "Drucke nicht, denn Korunde kristallisieren bei normalen Bedingungen. Bei Diamanten brauche ich dagegen Drucke bis zu 60 Kilobar. Wenn man das mal überträgt in die Natur, entspricht das einer Gesteinsdicke von über 150 Kilometern."

Graphit – einfaches Form des Kohlenstoffs

Diamanten-Experte Claudio Milisenda untersucht einen Stein. | Bild: HR

Große Hitze allein macht also noch keinen Diamanten. Es fehlt der nötige, extrem hohe Druck. Der Stein, der aus reinem Kohlenstoff besteht, hat unter normalem Druck ein eher tristes Aussehen: es ist simples Graphit. Auch sein Aufbau ist eher einfach: Wabenförmig ordnen sich die Kohlenstoff-Atome an, um sich dann scheibchenweise übereinander zu legen. Eine lockere Verbindung, die sich unter Reibung löst – zum Beispiel aus der Bleistiftmine.

Hoher Druck und große Hitze

Erst durch extrem hohen Druck und unter großer Hitze entsteht die komplizierte Kristallgitterstruktur des Diamanten. Jedes Kohlenstoff-Atom verbindet sich nun mit vier weiteren. Heraus kommt ein dreidimensionales Gitter, das in der Natur schon vor zweieinhalb Milliarden Jahren entstand.

Erste Herstellungsversuche

Künstlicher Diamantenstaub wird bei Hochleistungsbohrern eingesetzt. | Bild: HR

Und dafür ist extremer Druck erforderlich. Dies ist eigentlich schon lange bekannt. So gelang es erstmals in den 50er Jahren, mit der so genannten Hochdrucksynthese Diamanten herzustellen.

Doch die waren nur sehr klein. Hätte man größere erschaffen wollen, wären die um ein zigfaches teurer geworden als echte Steine.

Die kleinen Exemplare machen dennoch Sinn. Sie dienen beispielsweise zur Herstellung von Hochleistungs- Bohrern.

Doch die Forscher entwickeln immer neue Herstellungsverfahren. Am Fraunhofer-Institut in Freiburg werden auf Titanscheiben Kristallkeime gesät. Statt Über- nutzt man hier starken Unterdruck. Der in diesem Reaktor wabernde Kohlenstoff setzt sich bei Unterdruck auf der erhitzten Oberfläche der Titanscheiben fest. Aber auch dabei entsteht nur feiner Diamantstaub. Für Schmuck viel zu winzig.

Russische Technologie

Druck und Temperatur lassen sich offenbar in einer Pyramidenform am besten kontrollieren. | Bild: HR

Vor fünf Jahren dann ein erster Durchbruch: Einer amerikanischen Firma gelang es, große Diamanten zu produzieren. Und zwar – und das ist das wichtigste: zu äußerst günstigen Herstellungskosten!

"Die Methode ist nicht neu", weiß Claudio Milisenda, "Man kennt sie schon seit einigen Jahrzehnten. Es ist eine russische Technologie. Man hat sie nur in Amerika verfeinert. Man kann sie nun besser kontrollieren und gewährleisten, dass Druck und Temperatur über einen gewissen Zeitraum konstant gehalten werden kann. Deshalb kann man kontinuierlich produzieren. Das war in Russland auch aufgrund der nicht immer gewährleisteten Energiezufuhr nicht möglich."

Der feine Unterschied zwischen echt und falsch

Der Beweis: In einem farbigen künstlichen Diamanten findet sich immer ein kleines Metallstück. | Bild: HR

Doch jetzt funktioniert es – zumindest bei farbigen Diamanten. So kostet ein gelber Stein nur noch die Hälfte, ein pinkfarbener ein Zehntel und ein blauer Stein nur noch einen Bruchteil des Preises echter Diamanten. Doch sind sie völlig identisch mit ihren natürlichen Vorbildern?

Diamanten-Experte Claudio Milisenda untersucht einen Stein, in dem er Metallpartikel vermutet, ohne deren Hilfe die Amerikaner aus Graphit keinen Diamant machen könnten. Und tatsächlich findet Milisenda ein winziges Metallstück. Der funkelnde gelbe Diamant ist eindeutig künstlich hergestellt worden.

Und so bleibt nur das ernüchternde Fazit: Schmuck-Diamanten aus Massenproduktion werden ihrem natürlichen Vorbild wohl immer nur fast perfekt ähneln. Nachzuahmen, was die Natur in Milliarden von Jahren geschaffen hat, ist eben doch nicht so einfach.

Autoren: Corinna Pfeifer / Stefan Venator

Stand: 11.05.2012 13:02 Uhr