Diamant AuDiaTec EXIST

Die AuDiaTec-Gründer Dr. Matthias Schreck, Dr. Martin Fischer und Dr. Stefan Gsell (v.l.n.r.) mit ihrem Riesendiamanten

 

Diamanten können mehr als Schmücken

Diamanten sind nicht nur als funkelnde Schmuckstücke heiß begehrt. In ihnen steckt ein echter technologischer Nutzen, der sich gerade immer mehr herauskristallisiert. Als härtestes Material der Welt wird synthetischer Diamant bereits in vielen Bereichen genutzt. Die Einsatzmöglichkeiten reichen hier von Schneidwerkzeugen in der Plexiglasindustrie über Ultrapräzisionsmechanik in der Uhrenbranche bis hin zu Skalpellen in der Augen- oder Neurochirurgie. Oder aber sie machen ihre Arbeit als Teilchendetektoren in der Hochenergiephysik.

Der Bedarf an synthetischen Diamanten nimmt zu – und setzt damit ein enormes wirtschaftliches Potenzial frei. Doch Laborforschungen sind oft mühselig, und viele Ergebnisse bisher eher bescheiden.

Durchbruch in Augsburg

Diamant AuDiaTecDem Augsburger Startup AuDiaTec (Augsburg Diamond Technology GmbH) ist vor kurzem ein wichtiger Durchbruch gelungen: Nach 25 Jahren Forschung holte das Team den großflächigsten Diamanten der Welt aus seinem Reaktor. Mit seinen 9,2 Zentimetern Durchmesser hat der Diamant damit den Cullinan I (Great Star of Africa) aus dem Zepter der englischen Queen übertrumpft.

Doch der Diamant hat noch mehr zu bieten als seine reine Größe.

 

Im Interview erzählt Mitgründer Dr. Stefan Gsell, wie die Augsburger Diamanttechnologie verschiedenste Technologiefelder revolutionieren kann, wie die nächsten Pläne des Startups aussehen und was synthetische Diamanten Naturdiamanten voraushaben.


Die AuDiaTec GmbH ist aus dem EXIST Forschungstransferprojekt DIA-CUT, das an der Uni Augsburg angesiedelt ist, hervorgegangen. Mit EXIST fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) seit 2007 Unternehmensgründungen aus der Wissenschaft, die einen innovativen technologierorientierten oder wissensbasierten Schwerpunkt haben.


Stefan, wie kommt man auf die Idee, künstliche Diamanten zu züchten?

Diamanten sind seit 17 Jahren mein Ding. Im Jahr 2000 habe ich an der Uni Augsburg in der Experimentalphysik meine Leidenschaft für dieses faszinierende Material entdeckt. Matthias Schreck – mein damaliger Betreuer und Mitgründer von AuDiaTec – forschte zu dem Zeitpunkt bereits acht Jahre an der Herstellung von einkristallinem Diamant auf großer Fläche. Einkristalliner Diamant, also Diamant in der perfektesten Form wie man ihn auch in der Natur findet, ist ein Material der Superlative. Diamant besitzt die höchste Härte und Wärmeleitfähigkeit. Und nicht zuletzt die hohe Beweglichkeit für Ladungsträger macht Diamant zum ultimativen Material für viele High-Tech-Anwendungen.

Unser Gründerteam wurde dann von Martin Fischer vervollständigt. Nach den ersten Syntheseerfolgen war uns klar, dass wir diese Entwicklung gemeinsam vorantreiben wollen. Wir konnten immer wieder neue Drittmittel einwerben, und so sind wir letztendlich beim Thema der „lab-grown“ Diamanten hängen geblieben. Es ist einfach einmalig, einen mehrere Zentimeter großen Diamanten, den man selbst im Labor quasi aus dem Nichts „erschaffen“ hat, nach tagelanger Prozesszeit aus einem Reaktor zu holen.

Apropos Labor: Wie genau habt ihr den großflächigsten Diamanten der Welt hergestellt?

Wir benutzen das Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), bei dem man mithilfe einer Gasentladung aus Methan und Wasserstoff Diamantkristalle auf einem Substrat wachsen lässt. Das ist erstmal nichts Neues. Viele Forscher nutzen hier wiederverwendbare Saat-Kristalle aus einkristallinem Diamant. Aber: Bei denen kann die gewachsene Schicht nicht größer werden als der Saatkristall selbst.

Wir hingegen erzeugen auf der hochskalierbaren Oberfläche des Edelmetalls Iridium Milliarden von Diamantkristalliten. Die Kristallite sind bei unserem Prozess so perfekt an der Unterlage ausgerichtet, dass sie sehr schnell zu einem Einkristall zusammenwachsen können.

Wie lange habt ihr für die Entwicklung eurer weltweit einzigartigen Zauberformel gebraucht?

Wenn man alle Jahre zusammenzählt, die wir in das Verständnis und die Entwicklung des sogenannten orientierten Diamantwachstums investiert haben, kommt man auf über 50 Jahre. Die entscheidende Phase für den jetzigen Durchbruch war allerdings die Zeit seit 2000. Ab diesem Zeitpunkt konnten wir die vielen technologischen Hürden überwinden und nach industriellen Anwendungen Ausschau halten.

Bei der letzten Etappe hin zur Gründung von AuDiaTec war die Förderung durch das EXIST-Forschungstransfer-Programm von unschätzbarer Hilfe. Wir konnten so beispielsweise das Team mit unserer Betriebswirtin Annette Rieger komplettieren und damit Expertise in einem Feld an Bord holen, in dem wir als Naturwissenschaftler sicherlich sehr schnell an unsere Grenzen gestoßen wären.

DIA-CUT EXIST-Team

EXIST-Team DIA-CUT

In welchen Technologiefeldern könnte euer Diamant Anwendung finden?

Bringt man Verunreinigungen in die Kristalle ein, so werden diese leitfähig, sprich halbleitend. Der Diamant könnte also als Halbleiter-Bauelement mit fantastischen Eigenschaften Karriere machen. Er macht allerdings nicht den Chips in Computern oder Handys Konkurrenz, sondern spielt seine Stärken dann aus, wenn es um hohe Spannungen und große Ströme geht. Und damit sind wir bei den Stromnetzen, die wir für die Energiewende benötigen. Oder bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen wie Zügen und S-Bahnen.

Back to Business: Was sind eure aktuellen Herausforderungen?

Uns geht es jetzt erst einmal darum, Vertrauen bei potenziellen Kunden im Industriesektor aufzubauen, die ihren bisherigen Rohstoff genau kennen und seit Jahrzehnten von nur wenigen Quellen beziehen. Diese Kunden beäugen das neue Material zunächst einmal sehr kritisch – allerdings wissen sie auch, dass sie hinterherhängen, wenn sie wichtige Entwicklungen verschlafen. Letzteres wiederum ist unsere Chance, wenn wir uns zum einen als seriöse Partner präsentieren und zum anderen die Qualität und der Preis der Diamanten stimmen.

Noch überzeugender werden wir natürlich dort, wo wir ein Alleinstellungsmerkmal besitzen. So können unsere Kunden durch den großflächigen Ansatz völlig neue Produkte realisieren, wie beispielsweise Werkzeuge für die Glanzbearbeitung von Plexiglas mit Schneidkantenlängen über 20 Millimeter.

Für die Diamanttechnologie benutzen wir aufwändige Beschichtungstechniken – eine weitere Herausforderung ist es, einen eigenen Produktionspark aufzubauen.

Und zu guter Letzt: Welche Rolle spielt der ethische Aspekt für euch?

Bei unserer Synthese ist jeder Schritt der Lieferkette 100 % transparent, was im Bereich von Naturdiamanten trotz aller Maßnahmen zur Ächtung von Blutdiamanten nicht völlig gewährleistet ist. Bei der Herstellung gibt es keinerlei Eingriffe in die Natur. Während im Industriesektor, in dem wir bislang unterwegs sind, bereits jetzt zu 98 % synthetische Diamanten zur Anwendung kommen, sind es im Schmuckbereich noch nicht einmal 1 %. Doch synthetische Kristalle werden hier zunehmend akzeptiert – dabei spielen Attribute wie „eco-friendly“, „sustainable“ und „ethical“ eine zentrale Rolle. Hinsichtlich Energiebilanz sind wir den Bergbauprozessen zur Förderung von Naturkristallen überlegen.  

Vielen Dank für das Gespräch! 

 

 

Artikelbild: Universität Augsburg/IfP/EP IV
Bilder im Text: EXIST-Team DIA-CUT