Le professeur Jodie Bradby tenant l’enclume utilisée par l’équipe pour fabriquer les diamants en laboratoire — © Jamie Kidston / ANU

Une équipe internationale de scientifiques est récemment parvenue à fabriquer des diamants en quelques minutes et à température ambiante. Un processus qui nécessite normalement des milliards d’années, une pression phénoménale et des températures très élevées.

« La spécificité de cette approche réside dans la manière dont nous appliquons la pression »

Alors que les diamants traditionnels se forment sur des milliards d’années dans les profondeurs de la Terre, où des pressions et des températures extrêmes offrent les conditions idéales pour cristalliser le carbone, les scientifiques travaillent sur des moyens plus rapides d’obtenir ce type de pierres précieuses. Récemment, des chercheurs ont réussi à réduire ce processus à quelques minutes seulement, et à température ambiante, grâce à une approche innovante.

Bien que l’idée de créer des diamants en laboratoire aussi rapidement soit attrayante pour les bijoutiers, ce n’est pas tout à fait le but de ce type de recherche. Des versions artificielles de ce matériau pourraient être utilisées comme nouveaux outils de découpe de matériaux ultra-durs, de nouveaux types de revêtements protecteurs ou d’autres dispositifs industriels où la dureté est un attribut souhaitable.

Présentée dans la revue Small, cette nouvelle percée a été réalisée par des scientifiques de l’université nationale australienne et l’université RMIT, qui ont utilisé une cellule à enclumes de diamant, dispositif permettant de générer les pressions extrêmes nécessaires à la création de matériaux ultra-durs. Ici, l’équipe a appliqué une pression équivalente à celle que 640 éléphants d’Afrique en équilibre exerceraient sur la pointe d’une chaussure de ballet, ce qui s’est traduit par une réaction inattendue parmi les atomes de carbone.

Vue au microscope électronique d’une « rivière » de diamants dans une « mer » de lonsdaléite — © RMIT University

« La spécificité de cette approche réside dans la manière dont nous appliquons la pression », explique le professeur Jodie Bradby, de l’université nationale australienne. « En plus des très hautes pressions, nous permettons au carbone de subir un phénomène appelé ‘cisaillement’, qui est comme une force de torsion ou de glissement. Nous pensons que cela permet aux atomes de carbone de se mettre en place et de former de la lonsdaléite et du diamant. »

Des « rivières » de diamants

Les diamants ainsi créés se révèlent similaires à ceux utilisés en bijouterie, tandis que la lonsdaléite, normalement produite par des impacts de météorites, en constitue une forme plus robuste. Grâce à la microscopie électronique avancée, l’équipe a pu examiner les échantillons en détail et a découvert que les matériaux se formaient à l’intérieur de bandes qu’ils comparent à des « rivières » de diamants.

« Nos clichés ont montré que les diamants réguliers ne se forment qu’au milieu de ces veines de lonsdaléite selon cette nouvelle méthode mise au point par notre équipe interinstitutionnelle », souligne de son côté Dougal McCulloch, chercheur au RMIT. « Voir ces petites ‘rivières’ de lonsdaléite et de diamants réguliers pour la première fois était tout simplement incroyable et nous aide vraiment à comprendre comment ils peuvent se former. »

L’équipe espère que cette technique lui permettra de produire des quantités significatives de ces diamants artificiels, en particulier la lonsdaléite, qui devrait être 58 % plus dure que les diamants ordinaires, et qui pourrait être utilisée pour découper des matériaux ultra-solides sur les sites miniers, ou comme écran de protection.

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