Naturwissenschaft : Kristalle kann man züchten

Kristalle haben besondere Eigenschaften. Einige sind zum Beispiel sehr hart.
Kristalle haben besondere Eigenschaften. Einige sind zum Beispiel sehr hart.

In der Natur entstehen sie über lange Zeiträume. Für elektronische Geräte braucht man besonders reine Kristalle.

nnn.de von
10. Mai 2019, 14:46 Uhr

Sie können glitzern, funkeln und in allen Farben leuchten. Manche findet man in großen Mengen im Salz, im Zucker und im Schnee. Andere wiederum sind sehr selten und können deshalb kostbar sein. Die Rede ist von Kristallen.

Ein Kristall kann aus völlig unterschiedlichen chemischen Stoffen bestehen. Entscheidend ist sein Bauplan. Denn seine winzigen Bestandteile, die Atome, sind in einer regelmäßigen Struktur angeordnet. Dies gibt den Kristallen eine flächige, kantige Oberfläche. In Zuckerkörnern oder Schneeflocken sind diese Flächen winzig. In manchen Gesteinen sind sie viel größer.

Der Begriff Kristall bezeichnet also nicht einen speziellen Stoff, sondern die bestimmte Struktur eines Materials. Durch sie hat ein Kristall besondere Eigenschaften. Diese machen einen Stoff zum Beispiel sehr hart. Viele Kristalle leiten auch Wärme oder elektrischen Strom sehr gut. Solche Kristalle spielen in unserem Alltag eine große Rolle – und zwar in fast allen Elektro-Geräten. Damit diese gut funktionieren, müssen sie möglichst rein sein. So rein, wie sie in der Natur nie vorkommen würden. Deshalb werden extrem reine Kristalle in Laboren hergestellt. Experten sagen: Sie werden gezüchtet.

Torsten Boeck arbeitet in solch einem Labor. Er kennt sich gut mit Kristallen und deren Herstellung aus. „Wir züchten Kristalle ganz ähnlich wie Pflanzen“, erklärt der Experte: „Auch unsere Kristalle entstehen durch einen winzigen Keim, der zu wachsen beginnt und immer größer wird.“

Dafür nutzen Torsten Boeck und seine Kollegen große Anlagen, etwa für die Züchtung des Stoffs Silizium. Dabei wird der Keim eines ganz reinen Silizium-Kristalls in eine brodelnd heiße Schmelze aus flüssigem Silizium getaucht. „Das ist ein sehr kompliziertes Verfahren, bei dem man sehr genau arbeiten muss“, sagt der Experte. „Dabei kommt es auf die richtige Temperatur, den richtigen Druck und die richtige Wachstumsgeschwindigkeit an.“

Wenn alles klappt, heften sich die Atome der Silizium-Schmelze in einer bestimmten Reihenfolge an den Silizium-Keim. Nach und nach machen das immer mehr Atome. Der Kristall wächst!

Der fertige Kristall wird dann in hauchdünne Scheiben geschnitten und weiterverarbeitet. Später wird er in alle möglichen elektronischen Geräte eingebaut. „Ohne Silizium-Kristalle würden kein Smartphone und kein Computer funktionieren“, sagt der Fachmann. Man könnte ohne die reinen Kristalle auch keinen elektrischen Strom mit Solarzellen gewinnen. Deshalb ist die Arbeit von Torsten Boeck auch so wichtig.

Autor: Philipp Brandstädter dpa

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