05.05.2021 - Universität Rostock

Rostocker Wissenschaftler enttarnen Diamant und Graphit

Lehrbücher müssen umgeschrieben werden

Riko Siewert will Gymnasiallehrer werden. Doch zuvor hat der 27-Jährige, der am Institut für Chemie der Universität promoviert, gemeinsam mit seinem Betreuer Professor Sergey P. Verevkin in einem internationalen Projekt die Stabilität von Diamant und Graphit untersucht. Denn: Jüngste quantenchemische Berechnungen legten nahe, dass Diamant bei sehr tiefen Temperaturen stabiler als Graphit sein könnte.

Diese Theorie wurde jedoch mit dieser Arbeit widerlegt. Wissenschaftler aus Kanada, Portugal und Rostock haben festgestellt, dass Graphit unter Atmosphärendruck bei allen Temperaturen vom absoluten Nullpunkt bei 0 Kelvin (-273.15 °C) bis zu 400 Kelvin stabiler ist als Diamant. Lehrbücher müssen jetzt mit diesen Ergebnissen umgeschrieben werden.

Diese Forschung ermöglicht unter anderem ein besseres Verständnis für viele Materialien und erweitert das Grundlagenwissen über die Natur. Fünf Forschungsgruppen aus drei Ländern haben zusammengearbeitet, um diese Erkenntnis zu ermöglichen. Nur wenige Labore weltweit sind beispielsweise in der Lage, die Verbrennungsenergie von Diamant zu bestimmen.

Doktorand Riko Siewert, der an der Alma Mater der Hanse- und Universitätsstadt Chemie und Sport für Lehramt studierte, ist seinen Professoren durch viele kluge Nachfragen in Seminaren aufgefallen. Und mehrere Professoren boten ihm eine Doktorandenstelle an. „Ich habe mir überlegt, vor meinem Beruf als Lehrer in der wissenschaftlichen Chemie einen kurzen Lebensweg zu gehen und bei Professor Verevkin zu promovieren“, sagt er, der seine Arbeit im Labor gerne noch einmal beim Sport Revue passieren lässt und immer wieder in Frage stellt. Grundlagenforschung ist so ganz nach dem Geschmack von Riko Siewert. Sich an die Grenzen des Wissens wagen und theoretische Denkmodelle mit praktischen Experimenten zu verknüpfen, das ist ihm mit großem Wissensdurst und präziser Laborarbeit gelungen. Er hat Diamantpulver, das aus winzigen Kristallen von der Dicke eines Haares besteht, in mehreren Experimenten in einer so genannten versiegelten Bombe, die mit Sauerstoff gefüllt ist, mit einem elektrischen Funken angezündet und verbrannt. Anschließend wurde dann mit der frei gewordenen Wärme die Verbrennungsenergie berechnet. Die Schwierigkeit sei es, das ohne Rückstände zu schaffen. Parallel dazu wurde auch die Verbrennungsenergie von Graphit experimentell bestimmt. „Die zwei Modifikationen von Kohlenstoff bestehen aus denselben Elementen, unterscheiden sich nur in ihrer Struktur“, erklärt Professor Verevkin.

Forscher in den Laboren von Portugal kamen zu den gleichen Ergebnissen wie Riko Siewert in Rostock. „Die Übereinstimmung zwischen experimentellen und theoretischen Werten ist hervorragend“, unterstreicht Professor Verevkin. Wissenschaftszeitschriften der Angewandten Chemie haben die Ergebnisse veröffentlicht.

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    Dr. Hendryk Czech

    Hendryk Czech, Jahrgang 1988, promovierte im Jahr 2017 an der Universität Rostock und arbeitete anschließend im Jahr 2018 als Postdoktorand an der Universität von Ostfinnland in Kuopio. Seit 2019 ist er Projektmanager des Deutsch-Israelischen Helmholtz International Laboratory aeroHEALTH am ... mehr

    Prof. Dr. Ralf Zimmermann

    Ralf Zimmermann, Jahrgang 1963, promovierte im Jahr 1995 an der TU München/Weihenstephan in Chemie und leitete seit 1997 die Abteilungen „Umweltchemie und Prozessanalytik“ an der BIfA (Bayerisches Institut für Angewandte Umweltforschung und -technik GmbH) sowie „Analytische Lasermassenspekt ... mehr