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Une nouvelle technique a permis aux scientifiques de créer des diamants synthétiques à température et pression ambiantes en seulement 15 minutes. Crédits : Bloomberg Creative

Des scientifiques font pousser des diamants à partir de rien en 15 minutes

Des chercheurs ont mis au point une technique révolutionnaire pour synthétiser des diamants à pression atmosphérique normale sans avoir besoin de pierres précieuses de départ. Cette avancée pourrait simplifier considérablement la culture des diamants en laboratoire.

Comment synthétiser des diamants

Les diamants naturels se forment dans le manteau terrestre, sous des pressions et des températures extrêmes, à des centaines de kilomètres sous la surface. Ce processus naturel exige des pressions de plusieurs gigapascals et des températures dépassant 1 500 degrés Celsius.

Actuellement, la méthode la plus courante pour synthétiser des diamants artificiels est la croissance à haute pression et haute température (HPHT). Cette technique imite les conditions extrêmes du manteau terrestre pour convertir le carbone en diamant. Cependant, elle est coûteuse, difficile à maintenir et limitée dans la taille des diamants qu’elle peut produire. En outre, cette méthode nécessite souvent une semaine ou plus pour créer de petits diamants. Une alternative, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), élimine certaines contraintes de la HPHT, comme les hautes pressions, mais nécessite toujours des graines de diamant.

Une nouvelle technique révolutionnaire

Rodney Ruoff, physico-chimiste à l’Institut des sciences fondamentales de Corée du Sud, et son équipe ont développé une méthode qui synthétise des diamants à pression atmosphérique normale sans pierres précieuses de départ. Cette technique utilise du gallium chauffé électriquement avec une petite quantité de silicium dans un creuset en graphite.

Dans le détail, l’équipe a introduit du méthane chaud et riche en carbone dans une chambre spécialement conçue. Cette chambre, maintenue à la pression atmosphérique du niveau de la mer, permet de créer un environnement optimal pour la croissance des diamants. Les chercheurs ont alors découvert qu’un mélange de gallium, de nickel, de fer et de silicium était idéal pour catalyser la croissance des diamants. Chauffé électriquement, le gallium sert de catalyseur tandis que le silicium joue un rôle crucial dans la formation des diamants.

Plus concrètement, lorsque le méthane riche en carbone passe à travers ce mélange chauffé, des diamants commencent à se former en seulement quinze minutes. En deux heures et demie, un film de diamant plus complet se développe à la base du creuset. Des analyses spectroscopiques ont ensuite confirmé que ce film de diamant est principalement pur avec quelques traces de silicium.

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Les différents diamants fabriqués avec cette nouvelle technique. Crédits : Institut des sciences fondamentales

Des défis et perspectives

Bien que prometteuse, cette nouvelle méthode présente néanmoins quelques défis. Les diamants produits sont en effet minuscules, bien plus petits que ceux créés par HPHT, ce qui les rend inutilisables pour la joaillerie. Toutefois, ils pourraient trouver des applications technologiques, notamment dans le polissage et le forage.

Le mécanisme de formation ne reste également que partiellement compris. Les chercheurs pensent que le silicium agit comme une graine autour de laquelle le carbone se cristallise. Une baisse de température semble alors diriger le carbone du méthane vers le centre du creuset où il se transforme en diamant. Cependant, des études supplémentaires seront nécessaires pour comprendre pleinement le processus.

Rodney Ruoff estime néanmoins que cette méthode pourrait transformer la synthèse de diamants en laboratoire, ce qui rendrait alors le processus plus économique et plus simple. Bien que les applications commerciales ne soient pas encore entièrement claires, cette innovation a donc un potentiel énorme.

Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Nature.

Brice Louvet

Rédigé par Brice Louvet

Brice est un journaliste passionné de sciences. Ses domaines favoris : l'espace et la paléontologie. Il collabore avec Sciencepost depuis près d'une décennie, partageant avec vous les nouvelles découvertes et les dossiers les plus intéressants.