Le diamant hexagonal jusqu'à 60% plus fort que les diamants normaux pourraient être utilisés pour créer des outils de forage et de coupe super pour les applications industrielles
La structure cristalline du diamant hexagonal
Une forme plus dure de diamant qui a échappé aux scientifiques depuis des décennies peut désormais être synthétisée en laboratoire et pourrait être utilisée pour fabriquer des outils de coupe et de forage extrêmement difficiles.
Les diamants tels que nous les connaissons ont un arrangement cube d'atomes dans leur structure cristalline. Mais depuis au moins 60 ans, nous sommes conscients d'une autre forme – diamant hexagonal – qui est beaucoup plus difficile, grâce à ses cristaux n'ayant pas de lignes de cisaillement uniformes le long desquelles les ruptures peuvent se propager.
Le diamant hexagonal naturel se produit en météorites, où il est connu sous le nom de minéral Lonsdaleite, mais uniquement dans des mélanges avec du diamant cube. Les tentatives précédentes pour synthétiser les diamants hexagonaux n'ont produit que de minuscules traces qui sont également impures.
Maintenant, Ho-Kwang Mao au Center for High Pression Science and Technology Advanced Research à Pékin et ses collègues ont réussi à créer un échantillon relativement important de diamant hexagonal de 1 millimètre de diamètre et 70 micromètres d'épaisseur, avec une pureté près de 100%.
Alors que le diamant normal a été synthétisé depuis un certain temps, les chercheurs a exploré une gamme de pressions et de températures pour trouver un endroit idéal dans lequel des diamants hexagonaux ont été produits. Cela a fini par être 1400 ° C à 20 gigapascals – 200 000 fois la pression atmosphérique sur Terre.
Un tel matériel n'a jamais été fabriqué auparavant, il devra donc être étudié en profondeur pour déterminer ses propriétés, explique Mao. «C'est incroyablement précieux», dit-il. « Mais une fois que nous savons comment le faire, n'importe qui peut le produire. Donc, l'important est d'obtenir un brevet et de trouver un moyen de le rendre moins cher. »
Les diamants hexagonaux devraient être environ 60% plus durs que les diamants ordinaires en fonction de leur structure. Le diamant cube a une dureté d'environ 115 gigapascals lorsqu'il est mesuré dans un test de dureté Vickers. Le diamant hexagonal créé par Mao et son équipe mesure 120 gigapascals, mais ils croient qu'ils peuvent l'améliorer considérablement lorsqu'ils développent leur technique plus loin.
Si le diamant hexagonal peut être synthétisé avec des épaisseurs suffisantes, il pourrait être utilisé pour fabriquer des outils plus difficiles et plus résilients pour une gamme d'utilisations dans l'industrie, comme le forage pour l'énergie géothermique, explique James Elliott à l'Université de Cambridge. « Évidemment, plus vous allez profondément, plus il devient chaud, (et) cela pourrait leur permettre d'aller plus loin sous terre. »
