Des scientifiques ont développé une nouvelle méthode pour synthétiser des diamants à pression atmosphérique et sans diamant de départ. Cette avancée pourrait faciliter la production de ces précieuses gemmes en laboratoire.
Les diamants obtenus par cette nouvelle technique sont en grande partie purs, mais trop petits pour être montés en bijoux.
Crédit: Institute for Basic Science
Les diamants naturels se forment dans le manteau terrestre, sous des pressions énormes et à des températures extrêmement élevées. Actuellement, la majorité des diamants artificiels sont produits par la méthode HPHT (haute pression haute température), qui imite ces conditions extrêmes. Cependant, cette technique est coûteuse et nécessite des équipements complexes.
Une autre méthode, appelée dépôt chimique en phase vapeur (CVD), évite certaines contraintes de la HPHT mais nécessite toujours un germe de diamant.
La nouvelle technique, mise au point par une équipe dirigée par Rodney Ruoff de l'Institut des Sciences de Base en Corée du Sud, surmonte ces obstacles. Les résultats ont été publiés dans la revue
Nature.
Le creuset diamant
Cette méthode innovante utilise du gallium chauffé avec un peu de silicium dans un creuset en graphite. Le gallium a été choisi car il peut catalyser la formation de graphène, une forme de carbone pur. Le creuset est placé dans une chambre maintenue à pression atmosphérique, à travers laquelle un gaz méthane riche en carbone est injecté. Cette chambre, conçue par Won Kyung Seong, permet des essais rapides avec différentes concentrations de métaux et de gaz.
Les chercheurs ont découvert qu'un mélange de gallium, nickel et fer, avec une pincée de silicium, était idéal pour catalyser la croissance des diamants. En seulement 15 minutes, des diamants se forment à la base du creuset. En deux heures et demie, un film de diamant plus complet apparaît. Des analyses ont montré que ce film est en grande partie pur, avec quelques atomes de silicium.
Le mécanisme exact reste à élucider, mais il semble qu'une baisse de température entraîne le carbone du méthane vers le centre du creuset, où il se cristallise en diamant. Le silicium agit probablement comme un germe pour cette cristallisation.
Cependant, cette nouvelle méthode produit des diamants très petits, bien plus petits que ceux obtenus par HPHT. Ils sont donc trop petits pour être utilisés comme bijoux. Les applications potentielles dans des domaines technologiques comme le polissage et le forage restent à explorer. Néanmoins, cette technique à pression ambiante pourrait considérablement augmenter la production de diamants à l'avenir. Rodney Ruoff estime que dans un ou deux ans, nous aurons une meilleure idée des impacts commerciaux possibles.