In einer bahnbrechenden Entdeckung hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Rostock und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) erfolgreich die Struktur von flüssigem Kohlenstoff beobachtet und charakterisiert. Diese Leistung, die durch eine Zusammenarbeit mit dem Science and Technology Facilities Council (STFC) und dem European X-ray Free Electron Laser (XFEL) ermöglicht wurde, eröffnet neue Möglichkeiten zum Verständnis von Planeteninneren und zur Weiterentwicklung von Kernfusionstechnologien. Die Ergebnisse wurden am 21. Mai 2025 in 'Nature' veröffentlicht.
Flüssiger Kohlenstoff, eine Substanz, die im Inneren von Planeten vorkommt, birgt ein immenses Potenzial für zukünftige Technologien. Das Experiment, das am European XFEL in der Nähe von Hamburg durchgeführt wurde, nutzte den in Großbritannien gebauten DiPOLE 100-X (D100-X) Laser, um feste Kohlenstoffproben für nur Milliardstel Sekunden zu verflüssigen. Gleichzeitig erfasste der Röntgenstrahl Beugungsmuster, die die atomare Anordnung im flüssigen Kohlenstoff enthüllten.
"Dies ist das erste Mal, dass wir die Struktur von flüssigem Kohlenstoff experimentell beobachten konnten", sagte Professor Dominik Kraus, Leiter der Kohlenstoff-Arbeitsgruppe der Universität Rostock und des HZDR. Die Messungen ergaben, dass flüssiger Kohlenstoff mit vier nächsten Nachbarn strukturelle Ähnlichkeiten zu festem Diamanten aufweist. Dieses präzise Wissen ist entscheidend für eine genaue Planetenmodellierung und für die Entwicklung von Konzepten zur Energieerzeugung durch Kernfusion.
Die DiPOLE 100 Lasertechnologie des STFC, die bald am Extreme Photonics Application Centre (EPAC) in Großbritannien verfügbar sein wird, verspricht, die zukünftige Forschung zu revolutionieren. Laut Professor John Collier, Direktor des STFC CLF, repräsentiert das D100-X-System jahrelange britische Expertise und ermöglicht Messungen, die einst als unmöglich galten. Dieser Durchbruch ebnet den Weg für schnellere, effizientere Experimente und kann möglicherweise weitere Geheimnisse extremer Materiezustände enthüllen.