Diamant artificiel obtenu à température ambiante

23.11.2020

La nouvelle technologie permet de synthétiser des diamants artificiels sans chauffage intense et d'obtenir même la lonsdaleite la plus rare avec des cristaux particulièrement résistants.

Dans des conditions naturelles, les diamants se forment profondément dans les entrailles de la Terre. Sa formation prend beaucoup de temps, nécessite une pression élevée et un chauffage supérieur à 1000 °C. Il est possible d'obtenir des diamants synthétiques plus rapidement, bien que le processus se déroule toujours à des pressions et des températures énormes. Les scientifiques ont appris à se passer de chauffage seulement maintenant, après avoir développé la synthèse des diamants à température ambiante ordinaire.

Les atomes de carbone peuvent former une variété de structures - du graphène plat et noir au diamant ultra-résistant et transparent. Cependant, les diamants sont également différents: les particules de ses cristaux peuvent former non seulement un cubique "classique", mais également un réseau cristallin hexagonal, formant une forme spéciale de diamant - la lonsdaleite. Il est encore plus dur que cubique, mais il est beaucoup moins courant dans la nature. Oui, et en laboratoire, il est plus difficile de l'obtenir.

Cependant, une équipe internationale de scientifiques dirigée par le professeur Jody Bradby de l'Université nationale australienne a réussi à synthétiser des diamants cubiques et hexagonaux sans utiliser de températures élevées. En règle générale, pour cela, ils essaient de recréer artificiellement les conditions de l'intérieur de la terre avec leur chaleur et leur énorme pression. Cependant, cette fois, les physiciens se sont tournés vers un autre mécanisme naturel de formation des diamants - la météorite.

Ces cristaux peuvent en effet apparaître à partir du carbone à la suite d'impacts puissants de corps célestes, non seulement sur Terre, mais aussi dans l'espace. On suppose que la température n'est pas aussi importante que la force de cisaillement, en raison de laquelle différentes couches du matériau subissent une force dirigée dans différentes directions. Imaginez une forte poussée dans une table avec des pieds lâches : le plateau de la table se déplace dans une direction, les pieds se déplacent dans la direction opposée.

Par conséquent, les auteurs ont conçu un montage permettant d'agir sur un échantillon de graphite avec une force de cisaillement puissante et, en même temps, une pression énorme. Après avoir examiné l'échantillon au microscope électronique, ils ont trouvé des cristaux de diamant. Les cristaux cubiques formaient le « capillaire » le plus mince entre les couches de lonsdaleite. Le processus n'a pris que quelques minutes, et les scientifiques espèrent qu'il pourra être finalisé pour des applications industrielles et la synthèse de masse de ce matériau incroyablement durable.

Il est même possible qu'en augmentant encore la force de cisaillement, il soit possible de réduire la pression nécessaire à la formation des cristaux. Jusqu'à présent, cela nécessite environ 80 GPa - comme le notent les auteurs, "une pression comparable au poids de 640 éléphants d'Afrique en équilibre sur la pointe d'une pointe de ballet".

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