Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de l'État de Washington répond à des questions de longue date sur la formation d'un type rare de diamant lors d'impacts majeurs de météorites.

Le diamant hexagonal ou la lonsdalite est plus dur que le type de diamant généralement porté sur une bague de fiançailles et on pense qu'il est naturellement fabriqué lorsqu'il est grand, Des météorites à graphite s'écrasent sur Terre.

Les scientifiques se sont interrogés sur la pression exacte et les autres conditions nécessaires pour fabriquer un diamant hexagonal depuis sa découverte dans un fragment de météorite de l'Arizona il y a un demi-siècle.

Maintenant, une équipe de chercheurs de WSU a pour la première fois observé et enregistré la création de diamant hexagonal dans du graphite pyrolytique hautement orienté sous compression de choc, révélant des détails cruciaux sur la façon dont il est formé. La découverte pourrait aider les planétologues à utiliser la présence de diamant hexagonal dans les cratères de météorites pour estimer la gravité des impacts.

La recherche a été possible grâce à un développement expérimental sans précédent - le secteur de compression dynamique dirigé par le WSU à la source de photons avancée du laboratoire national d'Argonne. Le DCS est une installation expérimentale unique en son genre qui relie différentes capacités de compression d'ondes de choc aux rayons X synchrotron. Grâce à ses capacités uniques, l'équipe WSU a pu prendre des clichés aux rayons X de la transformation du graphite en diamant hexagonal en temps réel.

Les résultats des travaux des chercheurs sont publiés dans la revue Avancées scientifiques .

"La transformation en diamant hexagonal se produit à une contrainte nettement inférieure à ce que l'on croyait auparavant, " a déclaré le professeur Yogendra Gupta, régents de la WSU, directeur de l'Institute for Shock Physics et co-auteur de l'étude. "Ce résultat a des implications importantes concernant les estimations des conditions thermodynamiques sur les sites terrestres des impacts de météores."

Faire des diamants

Le physicien des chocs de la WSU Stefan Turneaure et une équipe de chercheurs ont découvert que la structure cristalline d'une forme hautement orientée de graphite se transforme en la forme hexagonale rare du diamant à une pression de 500, 000 atmosphères, environ quatre fois moins que ce que les études précédentes avaient indiqué.

Pour obtenir leurs résultats, les chercheurs ont tiré sur un impacteur au fluorure de lithium à 11, 000 mph dans un disque de graphite de 2 mm d'épaisseur. Ils ont ensuite utilisé des rayons X synchrotron pulsés pour prendre des instantanés tous les 150 milliardièmes de seconde tandis que l'onde de choc de l'impact comprimait l'échantillon de graphite. Leur travail a clairement montré l'échantillon de graphite transformé en la forme hexagonale du diamant avant d'être effacé en poussière.

"La plupart des recherches antérieures reposaient sur l'examen microstructural d'échantillons après qu'ils aient été compressés par choc pour déduire ce qui aurait pu se passer, " a déclaré Turneaure. " De telles mesures tardives ne racontent pas toute l'histoire de ce qui est arrivé au matériau pendant la compression de choc. "

Avancer

Turneaure et Gupta ont déclaré que la prochaine étape de la recherche consistera à étudier dans quelles conditions le diamant hexagonal pur peut être récupéré après compression par choc.

"Le diamant est un matériau qui est très facile à enthousiasmer et notre travail dans ce domaine ne fait que commencer, " dit Gupta. " Avancer, nous prévoyons d'étudier la persistance de cette forme de diamant sous une pression plus basse. Parce qu'on pense qu'il est 60 pour cent plus dur que le diamant cubique commun, le diamant hexagonal pourrait avoir de nombreuses utilisations potentielles dans l'industrie s'il pouvait être récupéré avec succès après une compression par choc."