Incroyable : ces scientifiques ont réussi à créer des diamants en moins de deux heures

La formation des diamants est un processus naturel s’étalant sur plusieurs milliards d’années. « Formés en profondeur, les diamants sont transportés vers la surface de la Terre grâce à des magmas que l’on appelle kimberlites » nous explique Futura Sciences. Si la production de diamant synthétique remonte aux années 1950, la rapidité du processus restait son gros point faible. En effet, plusieurs jours, voire plusieurs semaines étaient encore nécessaires, par l’usage d’une gigantesque presse ou de la méthode CVD (Dépôt Chimique en Phase Vapeur), utilisant du plasma.

Une équipe de chercheurs de l’Institut coréen de science fondamentale vient pourtant de bousculer ce domaine en proposant une méthode innovante capable de produire des diamants en moins de deux heures, et à pression ambiante ! Ils ont publié leurs résultats le 24 avril dans la revue Nature.

La recette : des métaux liquides et de très hautes températures

Exit les machines infernales exerçant des pressions colossales ! Cette nouvelle méthode s’appuie sur un mélange astucieux de métaux liquides. Si des températures relativement élevées restent nécessaires (autour de 1 025°C), l’équipe a réussi à produire un film de diamant continu en seulement 150 minutes, et à la pression atmosphérique ambiante, soit des dizaines de milliers de fois moins que la pression habituellement requise. Un véritable exploit !

« Nous avons découvert une méthode permettant de cultiver des diamants à pression atmosphérique et à température modérée en utilisant un alliage de métaux liquides », expliquent les chercheurs dans leur publication.

En réalité, cette avancée s’appuie sur un concept déjà exploré par le passé, notamment par General Electric. Datant d’un demi-siècle, celui-ci utilisait du sulfure de fer fondu pour dissoudre du carbone et favoriser la formation de diamants. Une technique qui imposait tout de même l’application de pression de l’ordre de 5 à 6 gigapascals, et qui nécessitait la présence d’une faible quantité de diamant afin d’initier la cristallisation.

Exploiter la puissance des alliages métalliques

Le procédé réside en une alchimie précise, un mélange savamment dosé de nickel, de fer, de gallium et de silicium sous forme liquide. Ce cocktail métallique est ensuite placé dans un système sous vide spécialement conçu pour l’occasion, situé à l’intérieur d’un caisson en graphite. Le tout est soumis à un cycle rapide de chauffage et de refroidissement, tout en étant exposé à un mélange de méthane et d’hydrogène.

Ce procédé créé des conditions favorables à la diffusion d’atomes de carbone issus du méthane dans le métal fondu. Cela forme ensuite des sites d’apparition pour les futurs diamants, dont les premiers fragments commencent à cristalliser à la surface du métal liquide en seulement 15 minutes. En prolongeant l’opération deux heure et demie durant, les chercheurs obtiennent alors un film continu de diamant.

Un potentiel très prometteur

Le procédé mériterait encore quelques ajustements, la concentration en carbone ayant tendance à faiblir à quelques centaines de nanomètres sous la surface du film. Toutefois, les chercheurs sont confiants et estiment que l’optimisation du procédé est possible. « Des modifications simples pourraient permettre la croissance de diamants sur une surface beaucoup plus étendue », expliquent-ils.

Même si cette optimisation demandera sans nul doute du temps et des recherches supplémentaires, les chercheurs se montrent optimistes quant au potentiel de leur découverte. Actuellement, les méthodes utilisées pour la production de la plupart des diamants synthétiques sont très longues et très énergivores. Ces derniers sont utilisés en électronique, dans l’outillage industriel, dans le domaine médical et même dans les ordinateurs quantiques.

Si cette nouvelle technique confirme son potentiel, la fabrication des diamants pourrait connaître une véritable révolution : plus rapide, plus facile à mettre en œuvre et bien moins gourmande en énergie. Cela se traduirait nécessairement par une baisse substantielle des coûts de fabrication de ce minéral si recherché. Les chercheurs responsables de ce miracle voient même plus loin. « Cette approche pourrait accélérer et faire progresser la croissance des diamants sur une variété de surfaces, et peut-être même faciliter la fabrication de diamants à partir de particules de diamant » concluent-ils. Bravo à eux ! 

• Des chercheurs de l’Institut coréen de science fondamentale ont réussi à créer du diamant synthétique à l’aide d’une toute nouvelle méthode.
• En utilisant un alliage de métaux, ils sont parvenus à recréer ce minéral en deux heures.
• Une découverte à très haut potentiel, qui pourrait révolutionner les techniques actuelles de conception de diamants synthétiques.

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