Comparaison structurale :diamant cristallin (à gauche) et diamant paracristallin (à droite). À droite, les unités d'atomes de carbone disposées en forme de cube sont marquées en turquoise, les unités d'atomes de carbone disposées en forme hexagonale sont marquées en jaune. Les structures irrégulières sont marquées en rouge. Crédit :Hu Tang.
Une équipe de chercheurs de Chine, d'Allemagne et des États-Unis a mis au point un moyen de créer un diamant moins fragile. Dans leur article publié dans la revue Nature , le groupe décrit son approche pour créer un diamant paracristallin et ses utilisations possibles.
Des recherches antérieures ont montré que le diamant est le matériau connu le plus dur, mais qu'il est également fragile - malgré leur dureté, les diamants peuvent être facilement coupés ou même brisés. Ceci est dû à leur structure atomique ordonnée. Les scientifiques tentent depuis des années de synthétiser des diamants qui conservent leur dureté mais qui sont moins fragiles. L'équipe est maintenant sur le point d'atteindre cet objectif.
Actuellement, la façon de créer des diamants consiste à placer un matériau à base de carbone dans un dispositif semblable à un étau où il est chauffé à des températures très élevées tout en étant pressé très fort. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont utilisé la même approche pour créer un type de diamant moins ordonné, mais ont ajouté une nouvelle tournure :le matériau à base de carbone était un lot de fullerènes, également appelés buckyballs (atomes de carbone disposés dans une boule sphérique creuse). forme). Ils ont chauffé le matériau entre 900 et 1 300 °C à des pressions de 27 à 30 gigapascals. Notamment, la pression exercée était bien inférieure à celle utilisée pour fabriquer des diamants commerciaux. Pendant le traitement, les sphères ont été forcées de s'effondrer et elles se sont transformées en diamants paracristallins transparents qui ont pu être extraits à température ambiante.
Fig. 1 :Synthétiser pleinement sp 3 - échantillons de carbone liés à 30 GPa et 1 200–1 600 K pendant 10 min. Crédit :DOI :10.1038/s41586-021-04122-w
Après avoir fabriqué leurs diamants moins ordonnés, les chercheurs les ont examinés au microscope électronique pour en savoir plus sur leur structure. Ils ont également soumis des échantillons à la diffraction des rayons X et à la modélisation des atomistes. Ce faisant, ils ont découvert que leurs diamants étaient faits de sp désordonné 3 -du carbone hybride, comme ils l'attendaient. L'objectif de créer un diamant moins fragile avait été atteint. Contrairement aux résultats d'un autre effort récent pour synthétiser un diamant moins fragile, leur diamant résultant n'est pas complètement amorphe (ce qui en ferait un type de verre), le leur est un type de paracristal de diamant amorphe. Cela signifie qu'il a un ordre à moyenne portée - ses atomes sont ordonnés sur de courtes distances mais pas sur de longues distances. Ainsi, aucun plan d'atomes n'existe, ce qui signifie que les diamants ne peuvent pas être taillés comme des diamants naturels. + Explorer plus loin Le carbone AM-III nouvellement synthétisé est le matériau amorphe le plus dur et le plus résistant à ce jour © 2021 Réseau Science X
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