Für diese Entwicklungsarbeiten wurden Dr. Christoph Wild, Dr. Eckhard Wörner und Dipl.-Ing. Dietmar Brink (v.l.n.r.) mit einem der Joseph-von-Fraunhofer-Preise 2006 ausgezeichnet.
Fraunhofer-Forscher können winzige, hochpräzise Hohlkugeln aus synthetischem Diamant herstellen. Diese Winzlinge könnten eine zentrale Rolle bei der künftigen Energiegewinnung durch Kernfusion spielen. Wissenschaftler am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in den USA wollen bis 2011 einen Reaktor für die lasergestützte Kernfusion in Betrieb nehmen, die sogenannte National Ignition Facility. Sie werden dabei von der Vision geleitet, eine schier unerschöpfliche umweltfreundliche Energiequelle nach dem Vorbild der Sonne zu erschließen.
Bei dem Verfahren treffen gewaltige Laserblitze gleichzeitig auf eine mit Wasserstoff gefüllte Hohlkugel und komprimieren die Kugel auf etwa ein Zehntausendstel ihres ursprünglichen Volumens. Dabei kommen sich die Atomkerne so nahe, daß sie miteinander verschmelzen. Voraussetzung für diesen Effekt ist eine perfekte Kugelform. "Diamant bietet hervorragende Eigenschaften, die ihn für diese Anwendung prädestinieren", erklärt Dr. Christoph Wild vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) in Freiburg. "Er besteht aus dem leichten Element Kohlenstoff, ist extrem hart und druckfest."
Die Freiburger sind für ihre künstlichen Diamantscheiben unterschiedlicher Durchmesser und Dicken in der Fachwelt bekannt. Doch wie aus Diamantscheiben perfekte kleine hohle Kugeln herstellen? Diese Frage löste das Freiburger Team auf Anregung und mit Unterstützung von Dr. Jürgen Biener und Dr. Alex Hamza vom LLNL in den USA.
Ausgangsbasis sind kleine Siliziumkügelchen, die in einem besonderen, vom IAF entwickelten Plasmareaktor mit Diamant beschichtet werden. Im Unterschied zur Scheibe müssen die Kugeln für eine homogene Beschichtung im Reaktor permanent bewegt werden. Auch die Voraussetzungen für das anschließende, extrem präzise Schleifen und Polieren der Diamantkugeln hat das Team am IAF entwickelt. Das Ergebnis kann sich in jedem Fall sehen lassen: Spiegelglatte, perfekt geformte Diamantkugeln. Noch aber ist das Silizium in der Kugel. Um es herauszubekommen, bohren die Forscher mit einem Laser ein winziges, wenige Mikrometer großes Loch in die Kugel. Dann sorgt eine spezielle mit Ultraschall unterstützte Ätztechnik dafür, daß das Silizium restlos aus der Kugel herausgelöst wird und der Wasserstoff eingefüllt werden kann. Für diese Entwicklungsarbeiten wurden Dr. Christoph Wild, Dr. Eckhard Wörner und Dipl.-Ing. Dietmar Brink mit einem der Joseph-von-Fraunhofer-Preise 2006 ausgezeichnet. Die Jury ehrte damit die wissenschaftliche und technischen Leistung, die sich die renommierte amerikanische Forschungseinrichtung in Deutschland holt, um schließlich Kernenergie durch die Verschmelzung von Wasserstoffatomen zu gewinnen.
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