Kostbare Kristallkugeln
Weltweit einmaliger Einkristall aus hochreinem Silizium soll bei der Neudefinition des Kilogramms helfen
Wissenschaftler des Berliner Instituts für Kristallzüchtung haben den entscheidenden Siliziumkristall erzeugt, der zu einer Neudefinition der Einheit Kilogramm führen könnte. Die Perfektion der Struktur und die hohe chemische und Isotopen- Reinheit des Kristalls sollen es ermöglichen, die Anzahl von Atomen in einem Kilogramm Silizium exakt zu bestimmen. Aus dem in Adlershof gezüchteten Einkristall werden zwei Kugeln herauspräpariert, die je ein Kilo wiegen. Experten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig wollen dann die Atome in den Kugeln "zählen" und so zu einer exakten Definition des Kilogramms kommen. Bislang bestimmt sich das Kilogramm immer noch aus dem Vergleich mit dem Ur-Kilo in Paris, einem 39 Milimeter hohen und ebenso dicken Platin-Iridium-Zylinder. Nur: Jedes Handhaben des Zylinders, vor allem seine Reinigung, führt dazu, dass er zigtausende Atome verliert. Das gilt auch für die Kopien, die es in vielen Staaten der Erde gibt. Experten gehen davon aus, dass mittlerweile Abweichungen von 70 Mikrogramm auftreten (0,000 000 07 kg). Da in der heutigen Chemie und Physik jedoch längst mit weit geringeren Massen experimentiert und gerechnet wird, ist eine genaue und international einheitliche Bestimmung von großer Bedeutung. Wichtig ist die Definition auch für Experimente zur Prüfung von Naturkonstanten. Bis jedoch das Kilogramm neu definiert werden kann, sind weitere wichtige Messungen nötig. Zunächst müssen die Kugeln mit dem Standard-Kilogramm in Braunschweig verglichen werden, um festzustellen, wie genau ihre tatsächliche Masse mit der der deutschen Kopie des Ur-Kilos übereinstimmt. Dann geht es darum, die Kugelgestalt exakt zu vermessen. Und schließlich werden die Mitarbeiter des internationalen Avogadro-Projekts die Atomabstände ermitteln. All diese Messungen müssen zusammengenommen bis auf ein Hundertmillionstel genau sein. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, kann man die Zahl der Silizium-Atome in der Kugel berechnen und so eine für alle Zeiten gültige Einheit festlegen. Das Institut für Kristallzüchtung spielt dabei eine zentrale Rolle, weil es den Kristall für die Kugeln in der nötigen Perfektion produzieren kann. Schon das Ausgangsmaterial ist sehr kostbar: Aus Russland wurden vor einigen Wochen 6 Kilogramm hochreines Silizium 28 (28Si) nach Berlin geliefert, Warenwert: 1,2 Millionen Euro. Das Silizium 28 wurde in einem speziellen Verfahren angereichert mit Zentrifugen, die früher das russische Militär nutzte. Ziel war es, eine einmalig hohe Isotopenreinheit zu erreichen. Die Anreicherung wurde mit Massenspektrometern unabhängig in Russland und am Institut für Referenzmaterialien und Messungen der Europäischen Union in Geel bestimmt, die Konzentrationen anderer Elemente wurden mittels Infrarot-Spektrometrie an der PTB ermittelt. Aus diesem Ausgangsmaterial züchteten die Experten des IKZ unter der Leitung von Dr. Helge Riemann einen Einkristall, dessen Atome in einem praktisch perfekten Gitter geordnet sind. Dank des Floating-Zone-Verfahrens kam das Silizium dabei auch mit keinem Schmelztiegel in Berührung, so dass die wichtigste Verunreinigungsquelle ausgeschlossen war. Am Ende entstand ein Kristallrohling, dessen Form entfernt an eine Sanduhr erinnert. Jetzt sollen daraus Kugeln gefertigt werden - sie werden zu den kostbarsten Kristallkugeln der Welt zählen.
Weitere News aus dem Ressort Politik & Gesetze
Diese Produkte könnten Sie interessieren
Starna von Starna Scientific
Hochwertige Präzisionsküvetten aus Quarzglas und Glas für alle Anwendungen
Kundenspezifische und OEM-Optionen. Alle gängigen Küvetten ab Lager lieferbar!
Zertifizierte Referenzmaterialien Spektroskopie von Starna Scientific
Starna Scientific: Ihre Lösung für präzise Spektroskopie-Kalibrierung
ISO-zertifizierte Referenzmaterialien für genaue und sichere Spektroskopie
Certified reference materials of the European Commission's Joint Research Centre von ERM
Zertifizierte Referenzmaterialien für Umwelt-, Lebensmittel-, klinische und industrielle Analytik
Zertifizierte Referenenzmaterialien (ZRM) schaffen Vertrauen in die Analysenrichtigkeit
NanoStandard™ / MicroStandard™ von Applied Microspheres
Hochgradig gleichmäßige Polymerpartikelgrößenstandards mit rückverfolgbaren mittleren Durchmessern
Rückführbar sowohl auf das internationale Einheitensystem (SI) als auch auf NIST
Certified Reference Materials and Pharmacopoeia Reagents von CPAchem
Die Experten in der Produktion von zertifizierten Referenzmnaterialien und Pharmakopöereagenzien
Ihr Komplettanbieter für alle zertifizierten Referenzmaterialien und Pharmakopöereagenzien
SmartCal von Mettler-Toledo
Zertifiziertes Referenzmaterial für Ihre Feuchtigkeitsmessgeräte
SmartCal überprüft die Leistung von Moisture Analyzern in nur 10 Minuten
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
