Gestern gab die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften bekannt, dass der diesjährige Nobelpreis für Physik an Andre Geim und Konstantin Novoselov geht, "um bahnbrechende Experimente zum zweidimensionalen Material Graphen durchzuführen". Graphen ist eines von vielen Allotropen oder Formen des Elements Kohlenstoff. Kohlenstoff ist besonders, weil er so viele verschiedene Allotrope aufweist (die wichtigsten sind unten hervorgehoben), von denen viele besondere Eigenschaften aufweisen:
Diamant : Kohlenstoffatome reihen sich in einem engen Gitter aneinander und verbinden sich zu diesem extrem harten, transparenten Naturstoff. Die Diamanten, die heute ausgegraben werden, wurden 100 Meilen oder mehr unter der Erdoberfläche gebildet, wo der Kohlenstoff vor mehr als einer Milliarde Jahren enormer Hitze und enormem Druck ausgesetzt war. Hersteller können jetzt auch Diamanten in einem Labor züchten, um Juwelen herzustellen oder für industrielle Zwecke.
Graphit : Die weiche Mine in einem Bleistift ist wirklich Graphit, ein flockiges, flexibles hexagonales Gitter aus Kohlenstoffatomen. Im Gegensatz zu Diamant ist Graphit weich und leitet Elektrizität.
Graphen : Diese dünne Kohlenstoffschicht ist nur ein Atom dick. Geim und Novoselov erstellten die erste Graphenschicht, indem sie mit einem einfachen Stück Klebeband eine Kohlenstoffflocke von Graphit abnahmen. Graphen ist ein guter Stromleiter, und Wissenschaftler glauben, dass es in Technologien wie Touchscreens und Solarzellen nützlich sein könnte. (Eine interessante Randnotiz: Geim ist der erste, der sowohl einen Nobelpreis als auch einen Ig-Nobelpreis gewonnen hat. Er wurde im Jahr 2000 mit dem Ig-Nobelpreis für das Schweben eines Frosches mit Magneten ausgezeichnet.)
Buckminster-Fullerene : Diese hohlen Kohlenstoffmoleküle, deren Entdecker 1996 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurden, haben ihren Namen von ihrer Ähnlichkeit mit den geodätischen Strukturen von Bucky Fuller. Die Moleküle kommen in Kugelform - Buckyballs genannt - und können auch zu Kohlenstoffnanoröhren verarbeitet werden, die 100-mal stärker sind als Stahl, aber ein Sechstel des Gewichts ausmachen.
Kohlenstoffnanoschaum : Dieser Schaum, der vollständig aus Kohlenstoffatomen besteht, ist eine der am wenigsten dichten Substanzen der Welt. Kohlenstoff in dieser Form wirkt als Halbleiter und ist magnetisch.
Nicht jeder Kohlenstoff verbindet sich jedoch zu komplexen kristallinen Strukturen mit besonderen Eigenschaften. Die durcheinandergebrachte Form wird amorpher Kohlenstoff genannt .
