Les diamants naturels mettent des milliards d’années à se former sous les pressions et températures extrêmes des profondeurs souterraines. Les formes synthétiques peuvent être fabriquées beaucoup plus rapidement, mais elles nécessitent généralement un écrasement intense pendant plusieurs semaines.
Une nouvelle méthode basée sur un mélange de métaux liquides peut faire sortir un diamant artificiel en quelques minutes sans avoir besoin d’une pression géante.
Alors que des températures élevées étaient encore nécessaires, de l’ordre de 1 025°C ou 1 877°F, un film de diamant continu s’est formé en 150 minutes et à 1 atm (ou unité d’atmosphère standard). Cela correspond à la pression on se sent au niveau de la meret des dizaines de milliers de fois inférieure à la pression normalement requise.
L’équipe à l’origine de cette approche innovante, dirigée par des chercheurs de l’Institut des sciences fondamentales de Corée du Sud, est convaincue que le processus peut être étendu pour faire une différence significative dans la production de diamants synthétiques.
Dissoudre du carbone dans du métal liquide pour fabriquer du diamant n’est pas entièrement nouveau. General Electric a développé un procédé il y a un demi-siècle dans lequel, par exemple, du sulfure de fer fondu utilisé.
Mais ces processus nécessitaient encore une pression 5-6 gigapascals et une « graine » de diamant à laquelle le carbone peut s’accrocher.
“Nous avons découvert une méthode pour faire croître des diamants à une pression de 1 atm et à une température modérée en utilisant un alliage métallique liquide”, écrire les chercheurs dans leur article publié.
La réduction de la pression a été réalisé en utilisant un mélange soigneusement mélangé de métaux liquides : gallium, fer, nickel et silicium. Un système de vide sur mesure a été construit à l’intérieur d’un boîtier en graphite pour chauffer puis refroidir très rapidement le métal tout en l’exposant à une combinaison de méthane et d’hydrogène.
Ces conditions provoquent la diffusion des atomes de carbone du méthane dans le métal en fusion et agissent comme des germes pour les diamants. Après seulement 15 minutes, de minuscules fragments de cristaux de diamant ont été extrudés du métal liquide juste sous la surface, tandis que deux heures et demie d’exposition ont produit un film de diamant continu.
Bien que la concentration de carbone qui forme les cristaux soit tombée à une profondeur de quelques centaines de nanomètres seulement, les chercheurs s’attendent à ce que le processus puisse être amélioré grâce à quelques ajustements.
“Nous suggérons que des modifications simples pourraient rendre possible la croissance du diamant sur une très grande surface en utilisant une surface ou une interface plus grande, en configurant les éléments chauffants pour atteindre une région de croissance potentielle beaucoup plus grande et en distribuant le carbone à la région de croissance du diamant sur certains. de nouvelles façons.” écrire les chercheurs.
Ces modifications prendront du temps et la recherche sur ce processus en est encore à ses débuts, mais les auteurs de la nouvelle étude estiment qu’il a beaucoup de potentiel et que d’autres métaux liquides pourraient être incorporés pour obtenir des résultats similaires, voire meilleurs. .
Le processus actuellement utilisé pour créer la plupart diamants synthétiques – utilisé pour un large éventail de processus industriels, électroniques et même d’ordinateurs quantiques – prend plusieurs jours et nécessite beaucoup plus de pression. Si cette nouvelle technique réalise tout son potentiel, il deviendra beaucoup plus rapide et beaucoup plus facile de fabriquer des diamants.
“L’approche générale consistant à utiliser des métaux liquides pourrait accélérer et favoriser la croissance des diamants sur diverses surfaces et peut-être faciliter la croissance du diamant sur de petites particules de diamant (graines).” écrire les chercheurs.
La recherche est publiée dans Nature.
