Günstige Nanodiamanten für Licht-Computer

Forschern an der Case Western Reserve University ist es jetzt gelungen, mit einem neuen Verfahren Nanodiamanten bei normalem Luftdruck und normaler Temperatur und somit vergleichsweise kostengünstig zu fertigen. Für Ringe und Schmuck sind solch winzige Diamanten zwar zu klein, doch haben sie großes Potenzial in diversen technischen Anwendungen.

So ist es denkbar, Kunststoffe mit feinem Diamantstaub zu beschichten, um so flexible Elektronik, Implantate oder Geräte zum Verabreichen von Arzneien zu entwickeln. Interessant sind die winzigen Diamanten auch für photonische, also mit Licht arbeitende, Computer der Zukunft. Vor kurzem haben beispielsweise Forscher in Spanien gezeigt, dass ein einzelner Nanodiamant als optischer Schalter dienen kann, der bei Raumtemperatur funktioniert.

Diamanten-Dampf

Das Case-Western-Verfahren punktet durch Einfachkeit. „Es ist kein komplexer Prozess: Ethanol-Dampf wird bei Raumtemperatur und -druck in Diamant umgewandelt“, erklärt Mohan Sankaran, Professor für Chemietechnik. Dazu wird der Dampf durch ein Plasma – ein ionisierter, gasähnlicher Materiezustand – geleitet und Wasserstoff beigegeben.

Dabei kommt ein Argon-Mikroplasma zum Einsatz, das nicht annähernd so heiß und unkontrollierbar ist wie für Plasmen typisch. „Wir können das in praktisch jedem Labor machen“, so der Projektleiter.

Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass es Kunststoffe nicht zum Schmelzen bringt, wenn Diamanten aufgetragen werden, was für Hightech-Anwendungen attraktiv ist. Dort kann Diamant durch herausragende Materialeigenschaften punkten – beispielsweise mit seiner Härte, seinen optischen Eigenschaften oder mit seinen Halbleiter-Eigenschaften. Wie groß die praktische Bedeutung der Fertigungsmethode sein wird, hängt freilich davon ab, ob sie auch in industriellem Maßstab funktioniert – was dem Team zufolge prinzipiell der Fall sein sollte, wenngleich es einige Jahre dauern mag, bevor eine günstige Massenproduktion wirklich anlaufen kann.

Schalter für Licht

Ein ganz konkretes Beispiel für das Potenzial von Nanodiamanten in der IT hat erst in der Vorwoche eine in Nature Photonics veröffentlichte Arbeit von Forschern des Institute of Photonic Sciences http://icfo.eu geliefert. Dem Team ist es gelungen, auf Basis eines Nanodiamanten einen optischen Schalter zu realisieren, der im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen mit einzelnen Molekülen nicht stark gekühlt werden muss. Das ist ein Schritt in Richtung integrierter photonischer Schaltkreise und somit optischer Computer, die bei Raumtemperatur funktionieren.