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Echtes Adamantium? Forscher erstaunt über "außergewöhnliches" 2D-Material

Das 2D-Material Bornitrid verfügt über außergewöhnliche Fähigkeiten.
Das 2D-Material Bornitrid verfügt über außergewöhnliche Fähigkeiten.
Foto: Getty Images/KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Artikel von: Philipp Rall
Wissenschaftler:innen haben ein neuartiges 2D-Material entdeckt, dass sogar Graphen in seiner Widerstandsfähigkeit übertrifft.

Im Marvel-Multiversum finden sich gleich mehrere außerordentlich widerstandsfähige Materialien. Ganz vorn dabei: Adamantium und Vibranium. Doch existieren auch in der realen Welt vergleichbare Stoffe. Abseits der Kohlenstoff-Modifikation Graphen haben Wissenschaftler:innen nun ein weiteres 2D-Material entdeckt, das sie als hexagonales Bornitrid (h-BN) bezeichnen.

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2D-Material: Bornitrid schlägt sogar Graphen

Hexagonales Bornitrid ist dermaßen resistent gegen Rissbildung, dass es einer jahrhundertealten theoretischen Beschreibung trotzt, die Ingenieure immer noch zur Messung der Härte verwenden. Jun Lou, Materialwissenschaftler an der Rice University in Houston, Texas, erklärt die Bedeutung der Entdeckung, indem er die Bruchzähigkeit des 2D-Materials h-BN mit der seines bekannten Vetters, Graphen, vergleicht.

Strukturell seien die Stoffe nahezu identisch. In jedem sind die Atome in einem planaren Gitter aus miteinander verbundenen Sechsecken angeordnet. In Graphen sind alle Atome Kohlenstoff, und jedes Sechseck in h-BN enthält drei Stickstoffatome und drei Boratome.

"Was wir in diesem Material beobachtet haben, ist bemerkenswert", konstatiert der Co-Autor des entsprechenden Nature-Artikels, der diese Woche veröffentlicht wurde, weiter. "Niemand hat erwartet, dies in 2D-Materialien zu sehen. Deshalb ist es so aufregend." Vor sieben Jahren habe man versucht, die Bruchzähigkeit von Graphen gemessen, "und es ist tatsächlich nicht sehr bruchfest". Ähnliches hatte man sich auch von hexagonalem Bornitrid erwartet, dem ist aber offensichtlich nicht so.

"Was diese Arbeit so spannend macht, ist, dass sie einen intrinsischen Zähigkeitsmechanismus in einem vermeintlich perfekt spröden Material enthüllt", ergänzt Huajian Gao vom Nanyang Technological University (NTU) in Singapur. "Offenbar konnte nicht einmal Griffith ein so drastisch unterschiedliches Bruchverhalten in zwei spröden Materialien mit ähnlichen atomaren Strukturen vorhersehen."

Die Zukunft ist jetzt

Während die Erforschung des 2D-Materials h-BN weiter voranschreitet, haben Forscher:innen schon 2017 eine Methode zur Steuerung von Graphen-Verbindungen entwickelt. Auch vergleichbar futuristische Dinge wie die Regeneration abgetrennter Gliedmaßen werden derzeit erforscht.

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