(PhysOrg.com) -- Une expérience en 2003 a formé ce que l'on croyait être une nouvelle forme de carbone, mais les résultats étaient controversés. Maintenant, deux équipes de scientifiques ont utilisé des moyens différents pour identifier une structure de réseau tridimensionnel appelée "bct-carbon, " qui, selon eux, aurait pu être la structure formée en 2003.

Le carbone pur existe dans une variété de structures, y compris le graphite et le diamant. La nouvelle structure, carbone tétragonal centré sur le corps ou carbone bct, est étonnamment simple et se compose de feuilles de carrés de quatre atomes de carbone chacun, reliées par des liaisons « courtes » perpendiculaires aux tôles. Cette forme de carbone est créée lorsque le graphite est exposé à une pression élevée à des températures normales.

On sait depuis près de 50 ans que le graphite soumis à une compression à froid (haute pression à température ambiante) subit une transformation réversible, et en 2003, des chercheurs de l'Université de Stanford ont comprimé du graphite dans une presse à enclume de diamant, tout en obtenant simultanément le diagramme de diffraction des rayons X pour les aider à étudier les liaisons au sein de la structure. Ils ont constaté que lorsque la pression dépassait 17 gigapascals (GPa) (170, 000 atmosphères) les atomes de carbone dans le graphite normalement mou forment un matériau assez dur pour casser le diamant, mais sa structure restait floue.

Maintenant, une équipe de scientifiques dirigée par Hui-Tian Wang de l'Université Nankai à Tianjin, Chine, ont montré par des simulations informatiques que le carbone super-dur peut être au moins en partie composé de bct-carbone, car cela prend le moins d'énergie pour se former. Le carbone Bct a une structure à mi-chemin entre les cubes d'atomes de carbone du diamant et les feuilles d'atomes de carbone liées du graphite dans un réseau hexagonal. Le carbone Bct est constitué de feuillets de cycles de carbone à quatre atomes liés entre eux par des liaisons fortes.

L'équipe a étudié 15 structures possibles et a découvert que le carbone bct transparent nécessitait non seulement des énergies inférieures pour se former, mais que sa résistance au cisaillement était 17% supérieure à celle du diamant. Si les résultats sont confirmés, cela signifie qu'il peut être possible de produire un matériau plus résistant que le diamant à des températures normales.

Un autre groupe de scientifiques, dont Renata Wentzcovitch de l'Université du Minnesota et Takashi Miyake du National Institute of Advanced Industrial Science and Technology au Japon, arrivé à des conclusions similaires plus tôt cette année, mais par une autre méthode. Ce groupe a analysé la structure bct-carbone proposée à l'aide de simulations de mécanique quantique. Ils ont trouvé que le carbone bct était plus stable que le graphite à 18,6 GPa, et que lorsqu'il est mélangé avec du carbone M, il produirait un diagramme de diffraction des rayons X étroitement lié à celui trouvé en 2003. (Le carbone M est une structure constituée de couches de carbone en anneaux de cinq et sept membres.)

L'article de l'équipe de Hui-Tian Wang a été publié dans le journal Examen physique B , tandis que la recherche américaine/japonaise a été rapportée dans Lettres d'examen physique en mars de cette année.

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