Diamanten sind nicht nur wegen ihrer Schönheit sehr begehrt. Sie werden in vielen Bereichen eingesetzt, vom Steinbruch über die Erdölbohrung bis zur Augenchirurgie.
Du kannst dir sicherlich vorstellen, dass ein Diamant wegen seiner Härte zum Sägen, Schneiden, Bohren und Schleifen Verwendung findet. Deshalb werden für Gesteins- und Erdbohrungen oft Diamantbohrer (Bild 1) benutzt. Vergiss in diesem Zusammenhang auch nicht die guten, alten Glasschneider.
In der Medizin benutzt der Chirurg Diamantklingen für die Ausführung von präzisen Operationsschnitten (Bild 2). Hier wird der Diamant nicht nur aufgrund seiner Härte geschätzt, sondern auch, weil eine mit dünner Diamantschicht überzogene Klinge rostfrei ist.

Diamanten geben den Ton an
Obwohl sich der CD-Player heute mehr und mehr durchsetzt, findest du in vielen Haushalten noch einen Plattenspieler, um noch die alten "Scheiben" hören zu können. Wusstest du, dass auch hier der Diamant eine Rolle spielt? Viele Plattenspieler enthalten einen Diamanten als Nadel. Außerdem enthalten sie noch einen Kristall, der die Vibration aus der Platte in elektrische Signale umwandelt. Dabei handelt es sich wahrscheinlich um einen Schwingquarz.

Grundlage für die meisten Technologien: Die ausgesprochen hohe Wärmeleitfähigkeit des Diamanten
Beim Bohren von superharten Grundgesteinen mit Diamantbohrköpfen tritt scheinbar ein Problem auf, das aufmerksamen Schülern Kopfzerbrechen bereiten sollte: Heizt sich der Bohrkopf dabei durch Reibung nicht so stark auf, dass sich die Diamanten selbst entzünden und verbrennen können? (Der Schüler denkt an seine Erfahrungen mit dem Klettertau...)
Dass sich die Diamanten nicht entzünden, liegt an ihrer ausgesprochen hohen Wärmeleitfähigkeit. (Diamanten fühlen sich deshalb wie Metalle ausgesprochen kalt an.) Dadurch wird die Wärme an das Metall des Bohrgestänges abgeleitet. Dies ist selbst für Wissenschaftler überraschend, denn im Allgemeinen wird (wie bei den Metallen) gute Wärmeleitfähigkeit mit dem Vorhandensein freier Elektronen in Verbindung gebracht. Der Diamant ist aber ein elektrischer Isolator.
Die Ursache ist in der Schwingungsfähigkeit des Diamantgitters aufgrund der starken kovalenten Bindungen zu suchen. Aus diesem Grund hat der Diamant die höchste Wärmeleitfähigkeit aller Festkörper. Er hat eine um Zehnerpotenzen höhere Wärmeleitfähigkeit als der diesbezügliche Metall-Champion Silber! Beim Bohren wird die Reibungswärme in Schwingungsenergie umgewandelt, die dann durch das Diamantgitter auf das angrenzende Metall übertragen und so abgeleitet wird.
Der Diamant wird deshalb auch als wenig absorbierendes Material für die Infrarot-Technologie genutzt. In der Halbleitertechnik schätzt man dünnste Diamantschichten als mechanischen Schutz, der zugleich für sichtbares Licht transparent ist und die Hitze von elektronischen Bauteilen ableitet.

Die Wärmeleitfähigkeit des Diamanten, wichtig für die Kriminalistik
Mit Hilfe der Wärmeleitfähigkeit kann man Diamant-Fälschungen erkennen. Das ist wichtig, wenn man einen Diamantring zur Reparatur oder zur Umfangsveränderung zum Juwelier gibt. Ohne es zu ahnen, kann man statt des Diamanten einen wertlosen, der Form nach angepassten Zirkon zurückbekommen. Denn der wertlosere Zirkon hat fast den gleichen Brechungsindex wie ein Diamant. Jedoch hat er nicht dessen hohe Wärmeleitfähigkeit.
Jeder Juwelier hat so ein Prüfgerät. Er misst damit die Wärmeleitfähigkeit des Steins. Das funktioniert so: Das Prüfgerät hat eine Spitze. Hierin befinden sich in engster Nachbarschaft zwei gegeneinander isolierte Wärmefühler (elektronische Thermometer). Die Spitze wird auf eine Fläche des Steins gedrückt. Einer der Fühler wird dabei zugleich aufgeheizt, der andere dagegen nicht. Letzterer registriert aber einen starken und raschen Temperaturanstieg, wenn es sich beim Stein um den supergut wärmeleitenden Diamanten handelt. Um Mogelei auszuschließen, gibt es im Fall der Berührung von Metall (z. B. von der Einfassung des Steins) aufgrund der nun hinzu kommenden elektrischen Leitfähigkeit einen unüberhörbaren Signalton.

Weitere Texte zum Thema „Kristalle“