En physique d’abord, des scientifiques chinois créent un « diamant hexagonal » rare, plus dur que le diamant naturel

Des chercheurs chinois ont fabriqué ce qu’ils prétendent être les premiers échantillons de pur diamant hexagonalune variante rare théorisée d’un diamant super résistant trouvé dans des météorites provenant de planètes naines brisées.

Le diamant naturel, également appelé diamant cubique, est considéré comme le matériau naturel le plus dur sur Terre depuis si longtemps que l’échelle de dureté Mohs, qui évalue la résistance des minéraux aux rayures, utilise le diamant comme limite supérieure de l’échelle. On l’appelle diamant cubique pour ses arrangements soignés de carbone atomes dans une structure cubique. En revanche, le diamant hexagonal organise les atomes de carbone dans un réseau composé d’hexagones, comme un nid d’abeilles.

Un minéral insaisissable

En 1962, des chercheurs du Pittsburg Coal Research Center ont émis l’hypothèse que les couches d’atomes de carbone composant le diamant pourraient être organisées en un réseau hexagonal au lieu d’un réseau cubique, grâce à la manière dont le carbone forme des liaisons avec d’autres atomes de carbone. En 1967, des chercheurs ont découvert un diamant hexagonal – ou lonsdaleite – en laboratoire, soupçonnant qu’il pourrait être plus dur que le diamant cubique.

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Ils ont commencé à le rechercher dans un type spécial de météorite riche en diamants appelé uréilite, qui se forme à partir du manteau des planètes naines brisées. Le premières détections de diamant hexagonal dans la nature ont été documentés dans un article de 1967 ; trois météorites Canyon Diablo (fragments d’un astéroïde qui a créé un grand cratère en Arizona) avec environ 30 % de phases de diamant hexagonales et 70 % de phases de diamant cubiques, et des météorites Goalpara (trouvées dans l’Assam, en Inde) qui contenaient une petite quantité de diamant hexagonal.

Tout le monde n’est pas d’accord sur l’existence de la lonsdaleite de Canyon Diablo. Certains scientifiques pensaient que ces preuves pouvaient s’expliquer par diamant cubique défectueux cela était empilé de manière chaotique, et ils n’étaient pas convaincus que la lonsdaleite avait été détectée dans des études précédentes. Cependant, plusieurs études récentes ont identifié de la lonsdaleite dans des météorites et dans des échantillons de laboratoire, notamment une Une étude de 2025 qui en a fait de petites quantités au laboratoire.

Le plus grand défi dans l’identification de la lonsdaleite est le manque d’échantillons purs ; dans de nombreux cas, il est mélangé à du diamant cubique, du graphite et d’autres minéraux. Cela rend difficile, voire impossible, le test et la mesure de ses propriétés uniques.

La nouvelle étude, publiée le 4 mars dans la revue Naturea résolu ce problème en créant plusieurs échantillons de diamants hexagonaux purs d’environ 0,06 pouces (1,5 millimètres) de diamètre, suffisamment grands pour mesurer les propriétés matérielles des échantillons. L’équipe a découvert que le diamant hexagonal est à la fois plus rigide et plus dur que le diamant cubique, et qu’il résiste beaucoup plus à l’oxydation que le diamant cubique. Cela signifie que le diamant hexagonal peut tolérer des températures beaucoup plus élevées sans que sa surface ne soit entièrement encrassée par la réaction avec l’oxygène, ce qui est important pour des applications telles que le forage.

Première preuve de diamant hexagonal ?

L’étude fournit également des preuves majeures que le diamant hexagonal est un véritable matériau. Selon l’étude, « des analyses structurales et spectroscopiques, appuyées par des simulations dynamiques moléculaires à grande échelle, confirment sans ambiguïté l’identité du HD (diamant hexagonal). »

Pour fabriquer les échantillons, les chercheurs ont compressé du graphite très organisé (graphite avec des atomes de carbone soigneusement disposés) pendant 10 heures à 20 gigapascals, soit environ 200 000 fois la pression atmosphérique terrestre au niveau de la mer, et les ont soumis à des températures allant de 2 300 à 3 450 degrés Fahrenheit (1 300 à 1 900 degrés Celsius). À des températures et des pressions plus élevées, la lonsdaléite a commencé à se transformer en diamant cubique.

Le diamant hexagonal pourrait améliorer les processus et les outils qui reposent actuellement sur le diamant cubique, comme les outils de perçage et de coupe, le polissage des revêtements abrasifs et la dissipation de la chaleur des composants électroniques. Sa présence dans les météorites peut également nous en dire beaucoup sur la façon dont la météorite s’est formée et d’où elle vient, donnant ainsi plus d’indices sur notre système solaire.

Ce matériau insaisissable « a des applications potentielles dans de nombreux domaines, par exemple dans les outils de coupe, dans les matériaux de gestion thermique et dans la détection quantique », Chong Xin Shanco-responsable de la nouvelle étude Nature et physicien à l’Université de Zhengzhou, a déclaré Nature dans un article.

La nouvelle étude propose également « une stratégie pratique pour produire du HD (diamant hexagonal) en vrac », ouvrant la voie à des échantillons plus gros, à davantage d’exploration scientifique et à des applications industrielles qui ne sont plus limitées par la dureté du diamant cubique, selon les auteurs.