Herstellung von synthetischem Diamantkristalle in einem Plasmareaktor
Herstellung von synthetischem Diamantkristalle in einem Plasmareaktor
© Foto Fraunhofer IAF
Ein hochreiner Einkristall-Diamant bei IAF hergestellt.
Elektronische Schnüffel Geräte erkennen Verunreinigungen
Einer der Vorteile von Einkristallen ist ihre reproduzierbaren Eigenschaften. Sie werden in regelmäßigen geometrischen Formen verarbeitet und verwendet für Anwendungen in der optischen und elektronischen Bereichen, unter anderem. Optische Anwendungen sind auch ein Bereich, der polykristallinen Diamanten dank ihrer mechanischen Stabilität und Transparenz über einen sehr breiten Spektralbereich geeignet sind. Am Fraunhofer IAF wird das Material zur Herstellung form flexible Mikrolinsen verwendet werden. Die Linse wird unter Verwendung von Luftüberdruck geformt, die die Membran biegt, und gibt ihm eine gekrümmte Form. Erhöhung des Drucks ermöglicht es Wissenschaftlern, um die Krümmung zu erhöhen und damit die Brennweite der Diamantmembran eingestellt. Da Diamant chemisch resistent ist, biokompatibel und können extreme Temperaturen standhalten, es verwenden Wissenschaftler elektrochemischen Sensoren zu entwickeln, werden sie in der Zukunft ermöglichen, die Wasserqualität über längere Zeit zu überwachen. Diamant ist auch ein elektrischer Isolator, der durch Zugabe von Bor und Phosphor, um es in einen Leiter gedreht werden kann. Forscher arbeiten an Möglichkeiten, seine hervorragenden elektronischen Eigenschaften für den Einsatz in Hochleistungstransistoren und Komponenten auf Quanteneffekten der Zukunft auf Basis zu nutzen.
Diamant-Kugeln für die Energie von morgen
Fraunhofer IAF Experten haben die Kunst der Herstellung von winzigen Hohlkugeln aus synthetischem Diamanten in Partnerschaft mit Diamond Materials GmbH, ein Fraunhofer-Spin-off in Freiburg gemeistert. Diese kleinen Kugeln könnten eine zentrale Rolle in der Zukunft der Energieerzeugung mittels Kernfusion spielen. Amerikanische Wissenschaftler sind auf der Sonne einen Kernfusionsreaktor, um eine Energiequelle zu erschließen modelliert zu konstruieren. Die Kernreaktion wird ausgelöst, wenn Laserstrahlen mit einer hohlen Wasserstoff gefüllten Schlagkugel von 2 mm Durchmesser an und verdichtet sie auf etwa ein Zehntausendstel des ursprünglichen Volumens. Dieser Prozess verschmilzt die Atomkerne, enorme Mengen an Energie freigesetzt wird. Doch für den Fusionsprozess der Kugeln arbeiten müssen perfekt sphärisch sein und hat keine strukturellen Mängel - nur dann können die enorme Kräfte, die berechnete Fusion Anforderungen erreichen. „Diamant die idealen Eigenschaften für diese Anwendung hat“, sagt Heidrich. Aber wie tun sie flache Scheiben zu Kugeln machen? Im Kern der Lösung sind winzige Siliziumkügelchen, die ständig in Bewegung in einem Plasmareaktor gehalten werden, wie sie mit Diamanten beschichtet sind. Es dauert etwa 50 Stunden für die gewünschte Dicke des Diamanten aufzubauen, wobei an diesem Punkt der Wissenschaftler die Kugeln polieren und das Silizium aus dem Innern entfernen. Um es aus, sie ein kleines Loch bohren und dann lösen sich die Silizium aus der Kugel eine spezielle Ätztechnik auf Basis von Ultraschall. Das Loch dient später als Eintrittspunkt durch die sie das Deuterium und Tritium-Fusions Ladung in die Kugel zuzuführen.