Das Schwergewicht unter den Kristallen

News: Das Schwergewicht unter den Kristallen

Gewöhnlich kennt man Kristalle als winzig kleine Minerale in Granit und anderen Gesteinen, oder als hübsche Dekoration in Schmuckgeschäften. Ihre Größe ist jedoch, zumindestens wenn sie natürlich entstanden sind, beschränkt. Im Labor künstlich gezüchtet, können Kristalle dagegen ganz ungewöhnliche Ausmaße erreichen. Wissenschaftler in Kalifornien haben nun einen Kristall gezüchtet, den selbst die besten Gewichtheber nicht hoch bekämen.

Der Weltrekordler unter den schnellwachsenden Kristallen wiegt 320 Kilogramm, und benötigte nur 52 Tage um seine für einen Einkristall enorme Größe zu erreichen: Er misst etwa 66 x 53 x 58 Zentimeter und besteht aus Kaliumdihydrogenphosphat (KDP). Gelungen ist dies den Wissenschaftlern vom Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien. Sie benutzten dafür eine Technik für beschleunigtes Kristallwachstum – das Ergebnis lag um das Doppelte über der ursprünglichen Erwartung.

Das Verfahren basiert auf einer ursprünglich von der russischen Wissenschaftlerin Natalia Zaitsewa entwickelten Methode und ist in Livermore weiterentwickelt worden. Für die Züchtung eines Riesenkristalls platzieren die Wissenschaftler einen synthetischen, etwa daumennagelgroßen Kristallkeim in einen 1,80 Meter hohen Tank. Darin befindet sich ein Kubikmeter 65 Grad Celsius heiße, übersättigte KDP-Lösung, aus der sich der wachsende Kristall ernährte. Während der Kristall wuchs, senkten die Forscher ständig die Temperatur, damit die Lösung auch übersättigt blieb.

Der bisherige Rekordhalter wog 295 Kilogramm und stammt ebenfalls aus dem Labor in Livermore. Um aber die Größe, das Gewicht und die Qualität des neuen Rekordkristalls zu erreichen, mussten die Wissenschaftler der Nährlösung beständig zusätzliches KDP-Salz über ein so genanntes kontinuierliches Filtrationssystem hinzufügen. Die Hälfte der erforderlichen KDP-Kristalle ist bereits fertig, denn das Laboratorium produziert die Kristalle mit der Schnellwachstumstechnik zusammen mit kommerziellen Kristallherstellern. "Diese Technik ermöglicht es uns, zukünftig noch größere und noch reinere Kristalle zu züchten", meint Ruth Hawley-Fedder, Leiterin des Wissenschaftlerteams. "Unser neuer Rekordhalter hätte eigentlich noch weiter wachsen können, aber unser Wachstumstank war einfach zu klein."

Der Riesenkristall wird später in einzelne Platten geschnitten und für die National Ignition Facility (NIF) verwendet, einem sich noch im Bau befindlichen Riesenlaser. Die Kristallplatten von 127 Milimetern Stärke und einer Fläche von etwa 1756 Quadratzentimetern sollen das Infrarotlicht des Lasers in ultraviolettes Licht umwandeln. Dafür benötigt die National Ignition Facility ungefähr 600 Kristallplatten.

Siehe auch

Spektrum der Wissenschaft 3/97, Seite 17
"Silicium-Germanium-Kristalle aus der schwebenden Schmelze"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 3/93, Seite 26
"Kristallzüchtung in Zentrifugen"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

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