Diamant hexagonal : des scientifiques parviennent à créer en laboratoire le cristal extrêmement rare né d'impacts de météorites

La structure atomique qui pourrait le rendre encore plus résistant

Quand on pense au diamant, on imagine immédiatement le matériau naturel le plus dur qui existe sur Terre. Les diamants utilisés en bijouterie ou en instruments industriels ont une structure cristalline cubique, dans laquelle les atomes de carbone sont organisés selon un réseau extrêmement stable.

Le diamant hexagonal raconte cependant une histoire légèrement différente. Dans cette variante les atomes sont disposés selon une géométrie à six côtés, une différence invisible à l'œil nu mais capable de modifier significativement les propriétés du matériau.

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C’est précisément cet arrangement atomique qui suscite l’intérêt de la communauté scientifique depuis des années. Certains modèles théoriques suggèrent que la lonsdalite pourrait être encore plus dure que le diamant classique, grâce à des liaisons plus courtes et plus fortes entre les couches de carbone. Dans certaines simulations, il était même possible d’émettre l’hypothèse d’une résistance jusqu’à 50 % plus élevée.

Il n’y avait qu’un seul problème : les échantillons naturels étaient toujours extrêmement petits, souvent réduits à de minuscules particules générées lors des impacts de météorites. Étudier réellement cette structure s’est donc avéré très compliqué.

Les chercheurs ont donc créé le diamant hexagonal en laboratoire

Pour réaliser cet exploit, l’équipe de recherche a recréé des conditions environnementales très similaires à celles qui se développent lors d’impacts cosmiques. Les chercheurs ont utilisé du graphite comprimé entre des enclumes en carbure de tungstène, soumettant le matériau à une pression d'environ 20 gigapascals, équivalente à deux cent mille fois la pression atmosphérique terrestre.

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Dans le même temps, la température a atteint environ 1 930 degrés Celsius. Dans cet environnement extrême, les atomes de carbone ont réorganisé leur structure pour former le diamant hexagonal. Le résultat a surpris les savants eux-mêmes. Les cristaux obtenus atteignent des dimensions d'environ un millimètre, un exploit remarquable si l'on considère que la lonsdalite n'avait jusqu'à présent été observée que sous forme de fragments microscopiques.

Pour vérifier la pureté de la structure cristalline, l’équipe a utilisé l’analyse par diffraction des rayons X et la microscopie à l’échelle atomique, des outils capables de révéler la disposition des atomes avec une extrême précision. Par la suite, des tests mécaniques ont également été réalisés, qui ont montré que le diamant hexagonal est plus rigide et plus résistant à l'oxydation que le diamant cubique.

La dureté n’a cependant pas atteint les valeurs supposées par les simulations les plus optimistes. L’avantage existe, mais il s’avère moins spectaculaire que prévu. Malgré cela, le potentiel reste énorme.

Les scientifiques imaginent déjà différents domaines d’application. Le diamant hexagonal pourrait être utilisé dans la fabrication d'outils de coupe avancés, dans le traitement de matériaux extrêmement durs, dans des capteurs quantiques et même dans des systèmes conçus pour gérer la chaleur dans des appareils technologiques.

Si la production de ces cristaux devient plus simple et plus évolutive, la lonsdalite pourrait passer du statut de curiosité minéralogique à celui de matériau stratégique pour l’industrie du futur.

Source : Nature