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Ein Dilithiumkristall
Dilitium-Minen auf Remus
Eine Dilithiumverarbeitungsanlage

Dilithium ist eine kristalline Substanz, die für den Fluss der Materie und Antimaterie in den Warpreaktoren der Föderation und der Klingonen benötigt wird, da es nicht mit Antimaterie reagiert, wenn es damit in Berührung kommt. Da der Abbau von Dilithiumkristallen ein höchst lukratives Geschäft ist, sorgt er häufig für Auseinandersetzungen. (TOS: Die Frauen des Mr. Mudd, Brautschiff Enterprise)

Im 24. Jahrhundert werden die Dilithiumkristalle, die an Bord eines Raumschiffes verbraucht werden, wieder regeneriert. Desweiteren kann Dilithium, neben Paralithium, auch zu Trilithium verarbeitet werden. (VOY: Das Hochsicherheitsgefängnis)

Planeten oder Planetoiden mit hohen Dilithiumvorkommen sind unter anderem Drema IV, Coridan, Rura Penthe und Remus. (TOS: Reise nach Babel; TNG: Brieffreunde; Star Trek VI: Das unentdeckte Land, Star Trek: Nemesis)

Dilithium wird bei hohen Warpfrequenzen instabil, weswegen es für Warpantriebe, die mit Dilithium arbeiten, eine natürliche Höchstgeschwindigkeit noch unterhalb der eigentlichen Schwelle gibt. 2372 entdeckt die Besatzung der USS Voyager jedoch in einem Asteroidenfeld im Delta-Quadranten eine Dilithiumform, die bei viel höheren Warpfrequenzen stabil bleibt. Dadurch angeregt beginnt man mit der Entwicklung eines Transwarpantriebes. (VOY: Die Schwelle)

2378 arbeiten rekonfigurierte frühere Medizinisch-Holographisches Notfallprogramme in einer Dilithiumverarbeitungsanlage der Föderation. (VOY: Die Veröffentlichung)

Ursprünglich wollten die Autoren Lithium für Raumreisen mit Überlichtgeschwindigkeit verwenden, doch ist bekannt, dass der Stoff nicht über die benötigten Eigenschaften verfügt, sodass aus Lithium Dilithium wurde. Das Wort Dilithium deutet darauf hin, dass es sich um ein Dimer einer chemischen Grundstruktur handelt. Dies wird durch die Bezeichnungen Trilithium und Paralithium für artverwandte Stoffe gestützt.

Laut dem Referenzwerk Die Technik der USS Enterprise ist Dilithium eine komplexe chemische Substanz, welches die fiktive Zusammensetzung 2.5.6-Dilizium-2.:.1-Diallosilikat-1:9:1-Heptoferranid besitzt. Damit enthält es mindestens die chemischen Elemente Silizium, Eisen und Sauerstoff.