Science

La structure unique du diamant paracristallin fabriqué en laboratoire permet

Une nouvelle forme de diamant créée en écrasant des buckyballs est aussi solide que le diamant naturel et mieux capable de résister à la chaleur


La physique


24 novembre 2021

Trois roches minérales nuageuses sont définies sur un fond noir

Roches minérales nuageuses

Shutterstock / Cheshirskiy Kot

Une nouvelle forme de diamant a été créée. Sa structure unique lui confère des propriétés similaires à celles des diamants naturels, mais il est plus stable sous une chaleur extrême, il peut donc être utile dans les outils qui fonctionnent dans des conditions chaudes.

Il existe deux principaux types de structure moléculaire dans les diamants et de nombreux autres matériaux : les structures cristallines, dans lesquelles tous les atomes sont soigneusement organisés en arrangements répétés, et les structures amorphes, qui sont pour la plupart désorganisées. Howard Sheng à l’Université George Mason de Fairfax, Virginie, et ses collègues ont fabriqué pour la première fois un diamant avec une structure entre ces deux types.

Le nouveau matériau, appelé diamant paracristallin, est composé de petites structures appelées paracristallites qui se composent de quelques atomes de carbone. Il n’y a pas d’ordre particulier dans la disposition des paracristallites. « C’est totalement différent du diamant que nous connaissons », dit Sheng.

Lui et ses collègues ont créé le matériau en écrasant un type de molécule de carbone appelée buckminsterfullerene, ou buckyballs, entre six enclumes en carbure ultra-dur. À des pressions d’environ 30 gigapascals – environ 450 fois la pression au fond de la tranchée Mariana – et des températures supérieures à 1200°C, les buckyballs se sont transformées en diamant paracristallin.

« Nous avons tenu pour acquis qu’il n’y avait que des structures amorphes et cristallines, mais il y a cet état intermédiaire que nous avons négligé », explique Sheng. Il dit que des états paracristallins similaires pourraient également exister dans d’autres solides, et il espère trouver d’autres nouveaux matériaux.

Les diamants paracristallins sont beaucoup plus stables que beaucoup autres formes de diamant à hautes températures. Ils sont également aussi durs que les diamants naturels, et pourraient donc être utilisés dans les scies et autres outils industriels qui doivent fonctionner longtemps à des températures élevées, explique Sheng.

Référence de la revue : La nature, DOI : 10.1038/s41586-021-04122-w

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