Experimentelle Untersuchungen zur Diamantbildung in Astrophysikalischen Umgebungen

• Antragstellerin: Dr. Cornelia Jäger
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281937660

Diamanten repräsentieren einen beträchtlichen Teil des kohlenstoffhaltigen kosmischen Staubes, aber ihre Bildungswege sind noch nicht gut verstanden. Innerhalb des Projektes wird die Bildung von Diamanten unter Bedingungen untersucht, die denen des interstellaren Mediums und der stellaren Hüllen, einschließlich entwickelter Sterne, protoplanetarer und planetarer Umgebungen, entsprechen. Das Projekt besteht aus zwei nahestehenden Abschnitten. Im ersten Teil werden wir die Erosion von Kohlenstoffmaterial in astrophysikalischen Umgebungen durch Wasserstoff studieren. Graphit, amorpher Kohlenstoff und Diamantmaterial wird mit atomaren und molekularen Wasserstoff bei Temperaturen von 10 bis 1400 K behandelt. Diese Temperaturen entsprechen den Bildungstemperaturen von möglichen Diamantphasen in astrophysikalischen Umgebungen. Unter tiefen Temperaturen wird zusätzlich UV-Bestrahlung benötigt, um die Erosion zu aktivieren. Die erhaltenen Daten werden wichtige Informationen zur chemischen Stabilität von Kohlenstoff- und Diamantpartikeln in verschieden astrophysikalischen Regionen liefern. Im zweiten Antragsabschnitt werden die Resultate der ersten Phase benutzt, um relevante astrophysikalische Kondensationsbedingungen für Diamantpartikel zu finden. Die chemische Gasphasenabscheidung von atomaren Kohlenstoff und Wasserstoff, die zu den häufigsten Spezies unseres Universums gehören, ist Gegenstand unserer Untersuchungen. Dabei werden wir Abscheidungsbedingungen wählen, die astrophysikalischen Bedingungen sehr nahe kommen. Ein Strom von atomaren Kohlenstoff und Wasserstoff wird gleichzeitig auf das Substrat, das entweder aus Silizium oder aus diamantdotiertem Silizium besteht, geleitet. Dabei wird eine neuentwickelte Kohlenstoffquelle, die einen intensiven und reinen Strom von niedrigenergetischen Kohlenstoffatomen liefert, zur Anwendung kommen. Die Bildung von Diamant kann vor Ort mit Hilfe von Ramanspektroskopie beobachtet werden. Zur weiteren Charakterisierung des abgeschiedenen Materials, werden wir Infrarot-, Ultraviolett- und sichtbare Spektroskopie, sowie hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie verwenden. Die Auswertung der experimentellen Resultate mit Bezug auf astrophysikalische Bildungsbedingungen erlaubt uns, astrophysikalisch relevante Orte für eine effektive Diamantbildung und entsprechende Bildungswege vorherzusagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Mitverantwortliche: Dr. Roland Gredel; Professor Dr. Thomas Henning; Dr. Harald Mutschke; Professor Dr. Marc Georg Willinger, Ph.D.; Dr. Svitlana Zhukovska
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr. Johannes Berndt