Wie bilden sich Kristalle?

Kristallisationskontrolle beruht auf kinetischer Kontrolle; über Parameter wie Temperatur, Viskosität oder Zusatzstoffe lässt sich die Kristallisation beeinflussen. Ein Blick in die Natur verrät, was möglich wäre: Biomineralien wie Knochen und Zähne oder Muschel- und Korallenschalen sind natürliche Kompositmaterialien aus zumeist kristallinen Mineralien und einem kleinerem organischen Bestandteil. Die organischen und anorganischen Komponenten dieser Hybride sind auf mehreren Hierarchieebenen ausgeklügelt strukturiert und bieten so hervorragende Materialeigenschaften.² Eines der bekanntesten Beispiele ist das Perlmutt, die innere schillernde Schicht von Muschelschalen. Es besteht zu etwa 95 Prozent aus Calciumcarbonat und ist 3000-mal bruchfester als sein rein mineralisches geologisches Gegenstück (Abbildung 1).³ Beton oder Zement um einen derartigen Faktor zu verbessern, ist wohl der Traum eines jeden Materialwissenschaftlers.

Das Beispiel Perlmutt illustriert außerdem, wie ausgeprägt die Kontrolle über die Calciumcarbonatkristallisation in der Biomineralisation ist. Perlmutt besteht aus der metastabilen Modifikation Aragonit, wohingegen die äußere

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