Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stuttgarter Physiker entdecken Überraschung in Meteoritenreste

13.12.2013
Diamanten aus dem All

Diamanten lieben es extrem: Für die Entstehung des Kohlenstoffgitters, das ihnen ihre ungewöhnlichen Eigenschaften verleiht, sind sehr hohe Temperaturen und Drücke erforderlich.

Auf der Erde findet man diese Bedingungen nur tief im Erdinneren, ergiebige Fundstätten sind daher selten. Im Weltraum dagegen trifft man die zur Bildung von Diamanten geeigneten Extrembedingungen häufig an. Wissenschaftler der Universität Stuttgart haben nun Diamanten untersucht, die unter interstellaren Bedingungen gebildet wurden – und fanden dort zu ihrer Überraschung Nanodiamanten, die nur etwa 500 Kohlenstoffatome umfassen. Das macht die Edelsteine für die medizinische Forschung besonders interessant.

In Zusammenarbeit mit einem russischen Wissenschaftlerteam untersuchten Dr. Sang-Yun Lee und Torsten Rendler vom 3. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart (Leitung Prof. Jörg Wrachtrup) Überreste von Meteoriten, die in Sibirien gefunden wurden. „Es war bekannt, dass die Meteoriten Diamanten enthalten. Allerdings waren wir von deren Größe und physikalischen Eigenschaften überrascht“, erklärten die Stuttgarter Physiker. Während nämlich für die meisten Menschen große Diamanten interessant sind, suchen die Wissenschaftler nach besonders kleinen Steinen. So haben Studien gezeigt, dass Nanodiamanten die Wirksamkeit von bestimmten Medikamenten, die beispielsweise in der Tumortherapie eingesetzt werden, signifikant steigern.

Zudem enthalten Diamant-Partikel oft auch atomare Verunreinigungen, die zu einer charakteristischen Verfärbung wie grün, violett oder gelb führen und deswegen auch Farbzentren genannt werden. Nanoskopische Diamant-Partikel, die derartige Farbzentren enthalten, werden in der diagnostischen Medizin zur gezielten Markierung von Zellen oder Biomolekülen verwendet. Einige Farbzentren sind sogar in der Lage, kleinste magnetische Felder in ihrer direkten Umgebung zu detektieren, was in Zukunft auch das direkte Auflösen biologischer Strukturen auf atomarer Ebene ermöglichen soll.

Je kleiner, desto spannender

Dabei gilt allgemein der Grundsatz: Je kleiner der Nano-Diamant, desto interessanter sind sie für die Wissenschaftler. Allerdings sind besonders kleine Nanodiamanten auch besonders schwer herzustellen. „Bisher haben wir kleine Diamanten durch Zermahlen großer Steine hergestellt. Das Verfahren ist aufgrund der bekannten Härte von Diamant sehr aufwendig, und selbst die kleinsten Diamanten, die wir herstellen konnten, waren für medizinische Anwendungen immer noch zu groß“, erklärt Torsten Rendler. Damit die Diamanten von Zellen sehr gut aufgenommen werden, sollten sie die gleiche Größe wir zum Beispiel Proteine haben.“

Die Forscher machten eine weitere überraschende Entdeckung. Fremdatome, die in den Nanodiamanten eingeschlossen sind, erweisen sich wider Erwarten als besonders stabil. Während nur wenig größere Diamanten Fremdatome ausstoßen, gilt dies für die kleinen Nanodiamanten nicht. Für die Forscher ist das eine gute Nachricht: Die Fremdatome verleihen den Nanodiamanten nämlich ihre besonderen Eigenschaften, die sie für viele Anwendungen erst interessant machen.

Ein Problem freilich ist mit den Methoden der Wissenschaft erst einmal nicht zu lösen: Es erreichen viel zu wenige Meteoriten die Erde, um die darin eingeschlossenen Nanodiamanten nutzbar zu machen. Stattdessen arbeiten die Forscher bereits an einer Methode, um die Wachstumsbedingungen im Meteoriten auf seiner langen Reise durch das All nachzuahmen.

Weitere Informationen:
Prof. Jörg Wrachtrup, Dr. Sang-Yun Lee, Torsten Rendler, Universität Stuttgart, 3. Physikalisches Institut, Tel. 0711/685- 65277, E-Mail: j.wrachtrup (at) physik.uni-stuttgart.de
Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,

E-Mail: andrea.mayer-grenu (at) hkom.uni-stuttgart.de

Originalpublikation: Igor I. Vlasov, Andrey A. Shiryaev, Torsten Rendler, Steffen Steinert, Sang-Yun Lee, Denis Antonov, Márton Vörös, Fedor Jelezko, Anatolii V. Fisenko, Lubov F. Semjonova, Johannes Biskupek, Ute Kaiser, Oleg I. Lebedev, Ilmo Sildos, Philip. R. Hemmer, Vitaly I. Konov, Adam Gali and Jörg Wrachtrup: Molecular-sized fluorescent nanodiamonds, Nature Nanotechnology, DOI: 10.1038/NNANO.2013.255, http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2013.255.html

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2013.255.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Biophysik - Blitzlicht aus der Nanowelt
24.04.2018 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Moleküle brillant beleuchtet
23.04.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Impfstoff-Kandidat gegen Malaria erfolgreich in erster klinischer Studie untersucht

25.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Erkheimer Ökohaus-Pionier eröffnet neues Musterhaus „Heimat 4.0“

25.04.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

25.04.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics