Diamanten sind eines der härtesten Materialien der Welt und gelten als unvergänglich. Doch die kompakten Kohlenstoffkristalle sind auch ein vielseitiges und begehrtes Hightech-Material: Sie erzeugen Lichtblitze, entwickeln beim Verformen neuartige Eigenschaften und können als Matrix für Quantenbits dienen. Bei der Laser-Kernfusion bilden winzige Diamantkapseln die Hülle für den Fusionsbrennstoff aus Deuterium und Tritium.
Es gibt aber Bedingungen, unter denen selbst ein Diamant nachgeben muss: Setzt man ihn einem extremen Druck aus, schmilzt der Kohlenstoffkristall – es entsteht flüssiger Kohlenstoff. Aber wann und wie dieser Übergang geschieht, ist bislang unklar. Der Grund: Zum einen gibt es nur wenige Anlagen auf der Welt, in denen die nötigen Drücke von mehr als einem Terapascal erzeugt werden können. Erste Schmelzmessungen mit Diamanten gelangen daher erst vor rund 20 Jahren.
Rätselhafte Diskrepanz
Doch diese Hochdruck-Experimente ergaben Unerwartetes: Die Schmelztemperatur des Diamants wich um 1500 Kelvin von den Vorhersagen der theoretischen Modelle ab – das entspricht einer Differenz von 20 Prozent. Umgekehrt ließen sich die Versuchsergebnisse nicht in den Modellen abbilden. „Egal, was die Theoretiker anstellten, selbst mit den fortgeschrittensten Computersimulationen gelang es ihnen nicht, diese Experimente zu reproduzieren“, berichtet Marius Millot vom Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien.
Und noch etwas gibt Rätsel auf: In einem Hochdruck-Experiment im Jahr 2008 beobachteten US-Physiker Anzeichen für einen Übergangszustand im Diamant. Ihren Daten zufolge könnte sich das Kristallgitter des Edelsteins kurz vor dem Schmelzen umformen und eine neue, sogenannte BC8-Struktur bilden. Ob diese Übergangs-Kristallstruktur im Diamant jedoch wirklich existiert, ist seither strittig.
