Diamants naturels mettre des milliards d’années à se former dans les pressions et températures extrêmes profond souterrain. Les formes synthétiques peuvent être produites beaucoup plus rapidement, mais elles nécessitent généralement un écrasement intense pendant plusieurs semaines.
Une nouvelle méthode basée sur un mélange de métaux liquides permet de 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). C’est l’équivalent de la pression on se sent au niveau de la meret des dizaines de milliers de fois inférieures 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.
La dissolution du carbone dans du métal liquide pour la fabrication du diamant n’est pas entièrement nouvelle. General Electric a développé il y a un demi-siècle un procédé utilisant par exemple du sulfure de fer fondu.
Mais ces processus nécessitaient encore des pressions de 5 à 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 alors qu’il était exposé à une combinaison de méthane et d’hydrogène.
Ces conditions provoquent la propagation des atomes de carbone du méthane dans le métal fondu, agissant comme des germes pour les diamants. Après seulement 15 minutes, de petits 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 formant les cristaux ait diminué à une profondeur de quelques centaines de nanomètres seulement, les chercheurs s’attendent à ce que le processus puisse être amélioré avec quelques ajustements.
« Nous suggérons que des modifications simples pourraient permettre 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 dans la région de croissance du diamant de nouvelles manières. » écrire les chercheurs.
Ces modifications prendront du temps et la recherche sur ce processus en est encore à ses tout premiers stades, mais les auteurs de la nouvelle étude pensent qu’il a beaucoup de potentiel – et que d’autres métaux liquides pourraient être incorporés pour obtenir un résultat similaire, voire meilleur. résultats.
Le processus actuellement utilisé pour créer la plupart diamants synthétiques – utilisé pour une grande variété de processus industriels, électroniques et même ordinateurs quantiques – prend plusieurs jours et nécessite beaucoup plus de pression. Si cette nouvelle technique réalise tout son potentiel, la fabrication de diamants deviendra beaucoup plus rapide et beaucoup plus facile.
« L’approche générale consistant à utiliser des métaux liquides pourrait accélérer et faire progresser la croissance des diamants sur diverses surfaces, et peut-être faciliter la croissance du diamant sur de petites particules (graines) de diamant », écrire les chercheurs.
La recherche a été publiée dans Nature.
