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Inspiration aus dem All

Inspiration aus dem All

Ein fünf Milliarden Jahre alter Meteorit macht Physikern Kopfzerbrechen. In ihm fanden sie mikroskopische Diamanten. Doch die dürfte es nach den Modellen über den Aufbau der Edelsteine eigentlich nicht geben.

Stuttgart. Der Weg zur wissenschaftlichen Erkenntnis ist nicht unbedingt eine gerade Linie. Mitunter ist er extrem gewunden - wie der Fall des Meteoriten Erefmovka zeigt. Er hat eine weite Reise hinter sich. Sie dauerte über fünf Milliarden Jahre. So alt ist sein Gestein, dass die Forscher davon ausgehen, dass Erefmovka sogar vor der Geburt unserer Sonne im All entstanden ist.

Nach seiner Fünf-Milliarden-Jahre-Odyssee landete das, was von ihm nach der Durchquerung der irdischen Atmosphäre noch übrig war, im Jahr 1962 in Kasachstan. 21 Kilogramm Meteoritenmasse wurden geborgen, verzeichnet der Katalog des Naturkundemuseums in London. Seither haben Dutzende Forschergruppen immer neue Facetten des Meteoriten untersucht. Und immer noch hält er Überraschungen parat. Nun hat ein internationales Physikerteam ein neues Highlight aus dem Erefmovka-Meteoriten zutage gefördert: Diamanten.

Das wäre für sich genommen keine Sensation. Diamanten in Meteoriten sind keine Seltenheit. Tief im Erdinneren, durch spezielle technische Prozesse oder die Urkräfte des Alls können Diamanten entstehen. Das Besondere an den Diamanten in diesem Meteoriten ist ihre Winzigkeit. "Die Diamanten sind so richtig klein", sagt der Physiker Torsten Rendler von der Universität Stuttgart. Mit bloßem Auge wären sie niemals zu erkennen - das gelingt nur unter einem speziellen Elektronenmikroskop. Die Erefmovka-Diamanten messen nur 1,6 Nanometer (Millionstel Millimeter) im Durchmesser. Nur 400 Kohlenstoff-Atome kommen auf einen dieser Nanodiamanten.

Zwei Probleme

Für die Physiker wirft genau dieser Aspekt Probleme auf. Problem Nummer eins: Solche Winz-Diamanten dürfte es eigentlich nicht geben. Auf der Erde kommen sie nicht vor und technisch lassen sie sich nicht herstellen. Problem Nummer zwei: Wenn es sie gibt, müssten diese Nanodiamanten eigentlich farblos sein. Doch die Nanoklunker leuchten rot, zeigen hochempfindliche Kameras.

Für die Farbe eines Diamanten sorgen kleinste Defekte in seiner Kristallstruktur oder Atome. Unterhalb einer bestimmten Größe müssten nach der Theorie aber alle Fremdatome aus der gitterförmigen Struktur der Diamant-Atome herausperlen wie Luftbläschen im Sektglas. Doch die Praxis des Erefmovka-Meteoriten zeigt, dass an dieser Theorie etwas nicht stimmt.

Die Physiker mussten nachsitzen, experimentieren, neu berechnen, um schließlich herauszufinden, was die Erefmovka-Diamanten so besonders macht. An der Uni Stuttgart vermaßen Rendler und seine Kollegen die Partikel und stellten fest, dass bestimmte Fehlstellen durch das chemische Element Silizium stabil sind. Daher das rote Leuchten. Und das lässt sich ausnutzen.

Im Fachmagazin Nature Nanotechnology beschreiben Torsten Rendler und Kollegen ihre Ergebnisse und Hoffnungen. Da sich die Nanodiamanten als sehr robust und stabil erwiesen, könnten Biologen und Mediziner solche Partikel als Markierstoffe für mikroskopische Untersuchungen verwenden. Dazu müsste die Diamantoberfläche mit Haftstoffen versehen werden, die sich ihrerseits mit Biomolekülen verbinden. Anhand der rötlichen Leuchtspur könnten Forscher dann zum Beispiel die Bewegung und das Verhalten der Moleküle in einer Zelle verfolgen.

Bislang sind solche Markierstoffe große Leuchtmoleküle, welche die Reaktionen in einer Zelle unter Umständen aber beeinflussen können. Stabile Diamanten mit Abmessungen unter zwei Nanometern fielen dagegen kaum ins Gewicht. Als Nächstes überlegen die Forscher nun, mit welcher Technik heute auf der Erde Nanopartikel nach dem Vorbild der fünf Milliarden Jahre alten Diamanten aus dem Weltall hergestellt werden könnten.