Les scientifiques ont trouvé un moyen de rendre le carbone à la fois très dur et très extensible en le chauffant sous haute pression. Ce "carbone vitreux comprimé", développé par des chercheurs en Chine et aux États-Unis, est également léger et pourrait potentiellement être fabriqué en très grande quantité. Cela signifie qu'il peut convenir à plusieurs types d'applications, des gilets pare-balles aux nouveaux types d'appareils électroniques.

Le carbone est un élément spécial en raison de la façon dont ses atomes peuvent former différents types de liaisons les uns avec les autres et ainsi former des structures différentes. Par exemple, les atomes de carbone reliés entièrement par des liaisons "sp³" produisent du diamant, et celles reliées entièrement par des liaisons "sp²" produisent du graphite, qui peut également être séparé en une seule couche d'atomes appelée graphène. Une autre forme de carbone, connu sous le nom de carbone vitreux, est également fabriqué à partir de sp² et possède des propriétés à la fois du graphite et de la céramique.

Mais le nouveau carbone vitreux compressé a un mélange de liaisons sp³ et sp², c'est ce qui lui donne ses propriétés inhabituelles. Pour créer des liaisons atomiques, vous avez besoin d'un peu d'énergie supplémentaire. Lorsque les chercheurs ont pressé plusieurs feuilles de graphène ensemble à haute température, ils ont découvert que certains atomes de carbone étaient exactement dans la bonne position pour former des liaisons sp³ entre les couches.

En étudiant en détail le nouveau matériau, ils ont découvert qu'un peu plus d'une sur cinq de toutes ses obligations étaient sp³. Cela signifie que la plupart des atomes sont encore disposés dans une structure semblable au graphène, mais les nouvelles obligations le font ressembler plus à un grand, réseau interconnecté et lui donner une plus grande force. Sur la petite échelle des feuilles de graphène individuelles, les atomes sont disposés en ordre, motif hexagonal. Mais à plus grande échelle, les feuilles sont disposées de façon désordonnée. C'est probablement ce qui lui confère les propriétés combinées de dureté et de souplesse.

Les chercheurs ont fabriqué le carbone vitreux compressé en utilisant une méthode relativement simple qui pouvait être reproduite à grande échelle facilement et à moindre coût. En termes simples, ils ont utilisé une sorte de presse-machine qui applique des charges à haute pression sur le charbon. Mais cela a dû impliquer plusieurs astuces pour contrôler la pression et la température exactement de la bonne manière. Cela aurait été un processus fastidieux mais devrait toujours être réalisable pour que d'autres personnes reproduisent les résultats.

De nouvelles surprises

Les matériaux carbonés nous surprennent continuellement - et l'accent de la recherche a été de trouver ou de cuisiner des choses entre ses formes naturelles de diamant et de graphite. Cette nouvelle forme est la dernière de ce qui semble être des façons illimitées de lier des atomes de carbone, suite à la découverte du graphène, nanotubes de carbone cylindriques et molécules sphériques de buckminsterfullerène.

Un matériau comme celui-ci – qui est solide, dur, léger et flexible - sera très demandé et pourrait être utilisé pour toutes sortes d'applications. Par exemple, les utilisations militaires pourraient impliquer des boucliers pour les jets et les hélicoptères. En électronique, poids léger, des matériaux fabriqués à bas prix avec des propriétés similaires au silicium qui pourraient également avoir de nouvelles capacités pourraient fournir un moyen de surmonter les limites des micropuces existantes.

Le rêve est de trouver un matériau carboné qui pourrait remplacer complètement le silicium. Ce qu'il faut, c'est quelque chose qui permette aux électrons de le traverser rapidement et dont les électrons peuvent facilement être placés dans un état excité pour représenter les fonctions d'activation et de désactivation d'un transistor. Les chercheurs à l'origine du carbone vitreux n'ont pas étudié ces propriétés dans le nouveau matériau, nous ne savons donc pas encore à quel point il pourrait convenir. Mais cela pourrait ne pas être si long jusqu'à ce qu'un autre carbone soit trouvé. Jusque là, des décennies de chasse n'ont pas trouvé ce dont nous avons besoin, mais peut-être qu'il suffit de chercher au fond pour le trouver.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.