Les diamants naturels mettent des milliards d’années à se former, associés à une exclusivité démesurée et disponibles à des prix peu abordables. Considérant le processus artificiel – bien que toujours long – les scientifiques ont réussi à créer des diamants en seulement 150 minutes.
Comme on le sait, les diamants naturels mettent des milliards d’années à se former sous des pressions et des températures extrêmes dans les profondeurs du sous-sol. En revanche, les formes synthétiques peuvent être produites beaucoup plus rapidement. Cependant, elles nécessitent généralement un broyage intense pendant plusieurs semaines.
Une nouvelle méthode basée sur un mélange de métaux liquides peut créer un diamant artificiel en quelques minutes, sans avoir besoin d’un broyage brutal. Bien que des températures très élevées (1025 °C) soient encore nécessaires, un film de diamant s’est formé en 150 minutes, à une atmosphère standard (atm), c’est-à-dire des dizaines de milliers de fois moins que la pression normalement requise.
L’équipe, dirigée par des chercheurs de l’Institut des Sciences Fondamentales de Corée du Sud, pense que ce processus pourrait faire une différence significative dans la production de diamants synthétiques.
Former des diamants sans avoir besoin de milliards d’années
La dissolution du carbone dans un métal liquide pour la fabrication de diamants n’est pas totalement nouvelle. Après tout, General Electric a développé un processus il y a de nombreuses années, utilisant du sulfure de fer fondu, par exemple.
Cependant, ces processus nécessitaient toujours des pressions de 5 à 6 gigapascals et une « graine » de diamant pour que le carbone puisse s’y accrocher.
Nous avons découvert une méthode pour produire des diamants à une pression de 1 atm et à une température modérée, en utilisant un alliage de métal liquide.
L’article publié dans Nature explique.
La réduction de la pression a été obtenue en utilisant un mélange soigneux de métaux liquides : gallium, fer, nickel et silicium. Un système de vide sur mesure a été construit dans un boîtier en graphite, dans le but de chauffer très rapidement puis de refroidir le métal tandis qu’il était exposé à une combinaison de méthane et d’hydrogène.
Ces conditions font que les atomes de carbone du méthane se dispersent dans le métal fondu, agissant comme des graines pour les diamants. Peu de temps après, de petits fragments de cristaux de diamant ont été expulsés du métal liquide juste en dessous de la surface, tandis que deux heures et demie d’exposition ont produit un film continu de diamant.
Bien que la concentration de carbone formant les cristaux ait diminué à une profondeur de seulement quelques centaines de nanomètres, les chercheurs espèrent que le processus peut être amélioré avec quelques ajustements.
Nous suggérons que de simples modifications pourraient permettre la croissance du diamant sur une très grande surface, en utilisant une surface ou une interface plus grande, en configurant les éléments de chauffage pour obtenir une région de croissance potentielle beaucoup plus grande et en distribuant le carbone dans la région de croissance du diamant de quelques nouvelles façons.
ont écrit les chercheurs.
Ces modifications prendront du temps et la recherche sur ce processus en est encore à ses débuts. Cependant, les auteurs de la nouvelle étude pensent qu’il a un grand potentiel – et que d’autres métaux liquides pourraient être incorporés pour obtenir des résultats similaires ou meilleurs.
Le processus actuellement utilisé pour créer la plupart des diamants synthétiques – utilisés pour une grande variété de processus industriels, électroniques et même pour les ordinateurs quantiques – prend plusieurs jours et nécessite beaucoup plus de pression. Si cette nouvelle technique est conforme aux attentes, la production de diamants deviendra beaucoup plus rapide et beaucoup plus facile.
L’approche générale de l’utilisation de métaux liquides peut accélérer et faire progresser la croissance de diamants sur une variété de surfaces, et peut-être faciliter la croissance de diamants sur de petites particules de diamant (semences).