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Diamonds are forever, oder nicht?

Diamanten stellen das härteste bekannte raumfüllende Material dar. Der Grund für die Härte ist die Beschaffenheit aus reinem tetraedrisch angeordnetem Kohlenstoff und die damit verbundene hohe Bindungsenergie (Interessanterweise besitzt allerdings Graphen, sozusagen 2D-Graphit, eine noch höhere Bindungsenergie und ist somit das härteste flächige Material).

Diamanten sind allerdings nicht stabil, sondern nur metastabil, stellen also nicht die energetisch niedrigste Modifikation dar (zumindest bei Normaldruck und Raumtemperatur). Ein Zerfall zu schmierigem Graphit ist allerdings auf der Grund der hohen Aktivierungsenergie nicht zu beobachten, die Reaktion ist kinetisch gehemmt.

Doch wie entstehen Diamanten? Im Erdmantel unter hohem Druck und hoher Temperatur. Aber wie kommen die Diamanten zur Erdoberfläche, ohne sich vorher durch die Temperatur bedingt innerhalb weniger Tage in Graphit zurückzuverwandeln (oberhalb von 1500 °C ist Diamant instabil)?

Dafür sorgt ein Mechanismus, der erst neulich genau[1] beschrieben und auch experimentell belegt wurde: Kimberlitische Magma (stark kohlenstoffreich) steigt aus dem Erdinneren auf und vermengt sich dabei mit silikatreichem Gestein, das sich in der Magma löst und die Löslichkeit für Kohlendioxid herabsetzt, das austritt und auf Grund des Dichteverlusts für enormen Auftrieb sorgt. Dieser Prozess verstärkt sich beim Aufstieg immer weiter und nimmt Fremdkristalle wie Diamanten mit, die so innerhalb von drei bis acht Stunden aus 150 km Tiefe bis zur Erdkruste kommen. Das Gestein erstarrt, die Diamanten sind sicher eingeschlossen und warten auf ihre Entdeckung.

[1] J. K. Russel, L. A. Porritt, Y. Lavalée, D. B. Dingwell, Nature 2012, 481, 352.

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