C'est la saison des diamants. Près de 40 % des fiançailles américaines ont lieu entre Thanksgiving et la Saint-Valentin, avec Noël le jour le plus populaire pour poser la question - et remettre un morceau de glace scintillant. Les bijouteries doublent au moins leurs ventes mensuelles habituelles en décembre.

Depuis au moins la fin des années 1800, avec la découverte d'énormes mines de diamants en Afrique du Sud, les gens ont chéri ces joyaux éblouissants. La beauté et la splendeur des diamants vont bien au-delà de la surface. Comme un chasseur de diamants creusant dans une mine souterraine, il faut approfondir leurs caractéristiques atomiques pour comprendre ce qui distingue ces pierres - et ce qui les rend précieuses non seulement pour les romantiques mais aussi pour les scientifiques.

Au niveau atomique

Une fois extrait de la terre, les diamants ressemblent à des roches nuageuses avant d'être taillés et polis. Leur nature chimique et leur structure étaient inconnues pendant des siècles. Ce sont les expériences d'Isaac Newton dans les années 1600 qui ont suggéré pour la première fois que les diamants sont constitués du quatrième élément le plus abondant, carbone.

Les gens doutaient de la découverte de Newton, ce qui est compréhensible compte tenu de l'apparence des diamants différents des autres formes courantes de carbone, comme le graphite dans les crayons ou les cendres laissées dans une cheminée à bois. Mais en 1797, Le scientifique anglais Smithson Tennant a confirmé la composition des diamants.

Il s'avère que le carbone prend deux formes communes qui ont des structures cristallines au niveau atomique. Le graphite est une répétition bidimensionnelle, forme en nid d'abeille, avec des couches empilées les unes sur les autres. Alternativement, le carbone peut former une forme tridimensionnelle répétitive, un tétraèdre – et c'est votre diamant.

D'où viennent-ils?

Il existe deux sources de la pierre précieuse :l'extraction naturelle ou la synthèse au sein d'un laboratoire.

Les diamants naturels se forment sous une pression et une chaleur intenses dans la croûte terrestre pendant des millions d'années. Des gisements naturels ont été trouvés partout dans le monde, du nord du Canada à l'ouest de l'Australie, même sous l'eau en Namibie.

Les mines étaient la seule source de la pierre précieuse jusqu'en 1955, quand General Electric a produit le premier diamant synthétique en utilisant ce qu'on appelle la haute pression, processus à haute température. Ce processus fonctionne en appliquant des centaines de milliers de livres de pression au graphite à 2, 700 degrés Fahrenheit pour forcer le carbone dans la structure cristalline correcte. C'est un peu comme une version artificielle des conditions extrêmes qui produisent des diamants au plus profond de la terre.

Dans les années 1970, les laboratoires ont commencé à utiliser la méthode de dépôt chimique en phase vapeur pour faire pousser des diamants à des pressions plus basses. À l'époque, la technique HPHT ne pouvait pas produire une pierre de qualité gemme. Cette méthode améliorée convertit un mélange gazeux d'hydrocarbures en le décomposant en ses composants, molécules de carbone et d'hydrogène, avec un filament ou plasma chauffé intense et le dépose sur un substrat, formant finalement un diamant solide. Initialement, ce processus a eu un taux de croissance très lent, mais il est maintenant optimisé pour faire pousser des diamants de qualité en quelques jours.

Ensemble, ces techniques sont en grande partie responsables des diamants fabriqués par l'homme - plus de 4 milliards de carats dans le monde chaque année.

Il existe une idée fausse commune selon laquelle un diamant naturel doit être intrinsèquement différent d'un diamant synthétique. Au contraire, ils sont chimiquement identiques et partagent les mêmes propriétés physiques. Même les techniques les plus sophistiquées ne peuvent pas détecter une différence entre un diamant extrait sans défaut et un diamant fabriqué par l'homme sans défaut – les deux sont de « vrais » diamants. Cependant, les diamants vraiment impeccables de chaque type sont extrêmement rares.

Évaluer un diamant

Quelle que soit son origine, un diamant peut être évalué par les "quatre C" de taille, Couleur, clarté et poids en carats. Des laboratoires spécialisés classent chaque catégorie, tel que créé par le Gemological Institute of America.

La taille d'un diamant se définit de deux manières. Il y a "la forme générale de la pierre taillée, " avec des formes notamment rondes brillantes (les plus courantes), ovale, émeraude, poire, Princesse, trilliant, Triangle, coeur et rayonnant. Et il y a "le degré de perfection atteint par le processus de coupe et de polissage" évalué sur une échelle allant d'excellent à médiocre. Le type et la qualité de la coupe déterminent en fin de compte la façon dont la lumière se reflète dans la pierre, contribuant à son "éclat".

La couleur d'un diamant est classée sur une échelle de "D, " étant parfaitement incolore, à "Z" ayant le plus de couleurs. Initialement, la couleur de la pierre était un indice énorme sur la façon dont elle s'est formée car jusqu'en 2007, environ 90 pour cent de la haute pression, les pierres synthétiques à haute température étaient jaune orangé ou jaune. Presque aucune pierre de ce processus n'était incolore, une pierre incolore était donc presque certainement naturelle. Mais le processus de croissance HPHT s'est considérablement amélioré et à partir de 2016, 43 pour cent des diamants synthétiques étaient incolores.

La clarté du diamant indique la présence d'inclusions, ou de petites imperfections, dans la pierre. Les inclusions rendent chaque diamant unique et fournissent des indices solides pour savoir si un diamant est naturel ou synthétique. Le procédé HPHT utilise un fondant métallique, ou un métal liquide chaud, qui agit comme un solvant pour dissoudre la source de carbone, graphite, être réarrangé et transformé en un diamant. Les diamants cultivés de cette façon peuvent avoir des inclusions de métaux. Les pierres résultantes peuvent être magnétiques - si un diamant réagit avec un aimant, il est certainement synthétique. En outre, la plupart des diamants synthétiques reçoivent des degrés de pureté élevés, tandis que les diamants naturels contiennent des inclusions plus importantes.

De nombreux consommateurs se concentrent sur le poids en carats, c'est-à-dire taille du diamant. La pierre est pesée sur une balance où un carat vaut 200 milligrammes (0,007 once). Les diamants de plus de quatre carats sont presque garantis naturels car c'est la limite de la taille des diamants que les processus de synthèse peuvent faire pousser.

Bien que les « quatre C » des diamants définissent en fin de compte la valeur au détail, la valeur sentimentale peut être encore plus grande. Les acheteurs doivent décider si une pierre naturelle ou synthétique leur convient, sur la base de facteurs qui pourraient inclure les ramifications écologiques et éthiques de l'extraction de diamants ainsi que le prix inférieur des roches synthétiques.

Diamants trouvés au-delà de votre annulaire

Bien que les diamants soient bien connus pour leur place dans l'industrie de la joaillerie, ils jouent d'autres rôles précieux, trop.

leurs propriétés physiques, surtout la dureté, sont idéales pour les applications abrasives. On peut trouver de petits diamants recouvrant les meules de coupe, forets et meules, qui sont utilisés pour couper le béton ou la maçonnerie.

Les diamants ont également certaines propriétés optiques qui les rendent adaptés à diverses techniques de spectroscopie, ou des mesures impliquant le spectre électromagnétique. Les chercheurs scientifiques utilisent ces tests pour aider à identifier la composition des matériaux qu'ils étudient.

Un endroit auparavant commun pour les diamants était sur les tourne-disques, où à ce jour l'aiguille qui touche le disque peut être un très petit éclat de diamant.

Que l'on apprécie davantage les caractéristiques esthétiques ou scientifiques de la gemme, les diamants peuvent éblouir.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.