TRADUCTION DU
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Asteroid
impacts create diamond materials with exceptionally complex structures
by University
College London
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‘’ Les impacts d'astéroïdes créent des
matériaux en diamant avec des structures exceptionnellement complexes
par
University College de Londres
Crédit :
Pixabay/CC0 Domaine public
Selon une
étude internationale menée par l'UCL et des scientifiques hongrois, les ondes
de choc causées par la collision d'astéroïdes avec la Terre créent des
matériaux avec une gamme de structures complexes en carbone, qui pourraient
être utilisées pour faire progresser les futures applications d'ingénierie.
Publié
aujourd'hui dans Actes de l'Académie nationale des sciences, l'équipe de
chercheurs a découvert que les diamants formés lors d'une onde de choc à haute
énergie provenant d'une collision d'astéroïdes il y a environ 50 000 ans ont
des propriétés uniques et exceptionnelles, causées par les températures élevées
à court terme et extrême pression.
Les
chercheurs affirment que ces structures peuvent être ciblées pour des
applications mécaniques et électroniques avancées, nous donnant la possibilité
de concevoir des matériaux non seulement ultra-durs mais également malléables
avec des propriétés électroniques accordables.
Pour
l'étude, des scientifiques du Royaume-Uni, des États-Unis, de Hongrie, d'Italie
et de France ont utilisé des examens cristallographiques et spectroscopiques de
pointe détaillés de la lonsdaleite minérale de la météorite de fer Canyon
Diablo découverte pour la première fois en 1891 dans le désert de l'Arizona.
Nommée
d'après la cristallographe britannique pionnière, le professeur Dame Kathleen
Lonsdale, la première femme professeur à l'UCL, on pensait auparavant que la
lonsdaleite était composée de diamant hexagonal pur, ce qui la distinguait du
diamant cubique classique. Cependant, l'équipe a découvert qu'il est en fait
composé de diamants nanostructurés et d'intercroissances de type graphène (où
deux minéraux dans un cristal poussent ensemble) appelés diaphites. L'équipe a
également identifié des défauts d'empilement, ou "erreurs" dans les
séquences des motifs répétitifs des couches d'atomes.
L'auteur principal,
le Dr Péter Németh (Institut de recherche géologique et géochimique, RCAES), a
déclaré : "Grâce à la reconnaissance des différents types
d'intercroissance entre les structures de graphène et de diamant, nous pouvons
nous rapprocher de la compréhension des conditions de pression-température qui
se produisent lors des impacts d'astéroïdes. "
L'équipe a
découvert que la distance entre les couches de graphène est inhabituelle en
raison des environnements uniques d'atomes de carbone se produisant à l'interface
entre le diamant et le graphène. Ils ont également démontré que la structure
diaphite est responsable d'une caractéristique spectroscopique jusque-là
inexpliquée.
Le co-auteur
de l'étude, le professeur Chris Howard (UCL Physics & Astronomy) a déclaré
: "C'est très excitant puisque nous pouvons désormais détecter les
structures de diaphite dans le diamant en utilisant une technique
spectroscopique simple sans avoir besoin d'une microscopie électronique
coûteuse et laborieuse."
Selon les
scientifiques, les unités structurelles et la complexité rapportées dans les
échantillons de lonsdaleite peuvent se produire dans une large gamme d'autres
matériaux carbonés produits par choc et compression statique ou par dépôt à
partir de la phase vapeur.
Le co-auteur
de l'étude, le professeur Christoph Salzmann (chimie de l'UCL), a
déclaré : "Grâce à la croissance contrôlée des couches de structures,
il devrait être possible de concevoir des matériaux à la fois ultra-durs et
ductiles, ainsi que des propriétés électroniques ajustables d'un conducteur à
un isolant.
"La
découverte a donc ouvert la porte à de nouveaux matériaux carbonés dotés de
propriétés mécaniques et électroniques intéressantes qui pourraient déboucher
sur de nouvelles applications allant des abrasifs et de l'électronique à la nano
médecine et à la technologie laser."
En plus
d'attirer l'attention sur les propriétés mécaniques et électroniques
exceptionnelles des structures de carbone rapportées, les scientifiques
remettent également en question la vision structurelle simpliste actuelle du
minéral appelé lonsdaleite.
Les
chercheurs sont également reconnaissants au regretté co-auteur, le professeur
Paul McMillan, qui était titulaire de la chaire de chimie Sir William Ramsay à
l'UCL, pour avoir réuni l'équipe, son enthousiasme inlassable pour ce travail
et ses contributions durables au domaine de la recherche sur les diamants.
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COMMENTAIRRES
Ce travail ouvre
un nouveau champ de recherches dans le
domai,e desq hautes temperatures combiné va de tres hautes pressions .A ce
sujet il m a été demandé de parler de la fabrication industriel du diamant qui est devenue de nos jours très utilisée :
la technique de Diam Concept consiste à placer un semis de lamelles de diamant dans un
"réacteur", composé d’un four
à micro-ondes où sont introduits hydrogène et méthane qui, à très haute
température, font cristalliser couche par couche les atomes de carbone, jusqu'à
former un diamant brut . Le prix
était passé de 4000 à 350 dollars en mars 2018, Toutefois, au cours de la même période, le
prix d'un diamant naturel équivalent est passé de 5 850 dollars à 6 150 dollar
.
Le prix d'un
diamant naturel de 2 carats varie de 6
500 $ à 55 000 $, selon la qualité de coupe, la clarté, la couleur et la forme
du diamant…
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More information: Shock-formed carbon materials with
intergrown sp3- and sp2-bonded nanostructured units, Proceedings of the
National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2203672119
Journal information: Proceedings of the National
Academy of Sciences
Provided by University College London
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