Une équipe de chercheurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) dirigée par le professeur Loh Kian Ping, Chef du département de chimie à la faculté des sciences NUS, a réussi à altérer les propriétés de l'eau, le rendant suffisamment corrosif pour graver les diamants. Ceci a été réalisé en fixant une couche de graphène sur du diamant et chauffé à haute température. Les molécules d'eau piégées entre elles deviennent hautement corrosives, contrairement à l'eau normale.
Cette nouvelle découverte, signalé pour la première fois, a de nombreuses applications industrielles, de la dégradation écologique des déchets organiques à la gravure assistée par laser des films semi-conducteurs ou diélectriques.
Les résultats ont été publiés en ligne dans Communication Nature le 5 mars 2013 avec Mme Candy Lim Yi Xuan, un doctorat candidat à la NUS Graduate School for Integrative Sciences and Engineering en tant que premier auteur.
Quand le diamant rencontre le graphène
Alors que le diamant est connu pour être un matériau aux qualités physiques exceptionnelles, on sait peu de choses sur son interface avec le graphène, une substance d'un atome d'épaisseur composée de carbone pur.
Une équipe de scientifiques de NUS, Bruker Singapour et Hasselt University Wetenschapspark en Belgique, a cherché à explorer ce qui se passe lorsqu'une couche de graphène, se comportant comme une membrane molle, est attaché sur le diamant, qui est également composé de carbone. Pour favoriser la liaison entre les deux formes carbonées assez dissemblables, les chercheurs les ont chauffés à des températures élevées.
A des températures élevées, l'équipe a noté une restructuration de l'interface et de la liaison chimique entre le graphène et le diamant. Le graphène étant un matériau imperméable, l'eau emprisonnée entre le diamant et le graphène ne peut pas s'échapper. À une température supérieure à 400 degrés Celsius, l'eau piégée se transforme en une phase supercritique distincte, avec des comportements différents par rapport à l'eau normale.
Dit le professeur Loh, qui est également chercheur principal au Centre de recherche sur le graphène du NUS, "Nous montrons pour la première fois que le graphène peut piéger l'eau sur le diamant, et le système se comporte comme une « cocotte-minute » lorsqu'il est chauffé. Plus surprenant encore, nous avons découvert qu'une telle eau surchauffée peut corroder le diamant. Cela n'a jamais été signalé."
Applications industrielles et nouvelles perspectives
En raison de sa nature transparente, la plate-forme bulle de graphène sur diamant offre une nouvelle façon d'étudier le comportement des liquides à haute pression et à haute température, ce qui est traditionnellement difficile.
« Les applications de notre expérimentation sont immenses. Dans l'industrie, l'eau supercritique peut être utilisée pour la dégradation des déchets organiques d'une manière respectueuse de l'environnement. Nos travaux peuvent également s'appliquer à la gravure assistée par laser de films semi-conducteurs ou diélectriques, où la membrane de graphène peut être utilisée pour piéger des liquides, ", a expliqué le professeur Loh.
Pour approfondir leurs recherches, Le professeur Loh et son équipe étudieront les comportements supercritiques d'autres fluides à haute température, et s'efforcer d'en tirer une gamme plus large d'applications industrielles.
