Des chercheurs australiens ont découvert qu'un type de diamant appelé lonsdaleite peut exister indépendamment du diamant normal dans un type rare de météorite. L'équipe, dirigée par Andy Tomkin à l'Université Monash, a fait la découverte en utilisant la microscopie électronique pour identifier la forme la plus dure du diamant dans les météorites anciennes. L'équipe comprend également des chercheurs de l'Université RMIT et leurs résultats fournissent des preuves solides de la façon dont cette forme de diamant peut se former dans la nature, et potentiellement même être créée pour des applications industrielles.
Les uréilites sont un type rare de météorite qui provient probablement du manteau d'une ancienne planète naine qui existait autrefois dans le système solaire interne. Les scientifiques pensent que cette planète a été détruite peu après sa formation par un impact colossal d'astéroïde. Les uréilites contiennent une grande abondance de diamants et sont également connues pour contenir une forme de diamant appelée lonsdaleite - qui pourrait être plus dure que le diamant normal.
Les diamants trouvés dans les bijoux et les outils industriels comprennent des atomes de carbone qui sont disposés dans un type de réseau cubique. Dans la lonsdaleite, cependant, les atomes de carbone sont disposés dans un type de réseau hexagonal. Le matériau porte le nom du cristallographe britannique Kathleen Lonsdale – qui a été la première femme élue membre de la Royal Society et pionnière dans l'utilisation des rayons X pour étudier les cristaux.
Matériau discret
Bien qu'elle puisse être synthétisée à haute pression, les chercheurs avaient pensé que la lonsdaleite ne pouvait exister dans la nature que comme un défaut du diamant ordinaire, et non comme un matériau à part entière. Pour tester cette théorie, l'équipe de Tomkins a analysé les structures cristallines d'échantillons d'ureilite à l'aide de la microscopie électronique. Leur objectif était de cartographier les distributions relatives de la lonsdaleite, du diamant et du graphite qu'ils contenaient. Pour la première fois, leurs résultats ont montré que les cristaux de lonsdaleite peuvent effectivement exister en tant que matériau discret - généralement sous la forme de grains de la taille d'un micron, entrecoupés de veines de diamant et de graphite.
Plus dur que le diamant ?
Les observations de l'équipe fournissent la première preuve solide de la façon dont ces trois différentes phases de carbone se sont formées dans les uréilites. Sur la base de leurs résultats, Tomkins et ses collègues suggèrent que la lonsdaleite s'est probablement formée à partir de graphite cristallin grossier lorsque le matériau s'est rapidement refroidi et décompressé, suite à la destruction de la planète naine formant l'ureilite.
Cette réaction a été rendue possible par la présence d'un fluide supercritique (où les phases liquides et gazeuses distinctes n'existent pas), contenant une variété de composés de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et de soufre. Au fur et à mesure que ce processus se poursuivait, les chercheurs suggèrent qu'une grande partie de cette lonsdaleite aurait été convertie en diamant, puis de nouveau en graphite.
L'équipe de Tomkins établit également des parallèles entre ce processus et le dépôt chimique en phase vapeur industriel, où les précurseurs vaporisés réagissent sur les surfaces de substrats solides pour produire des films minces et solides. En imitant ce processus en laboratoire, ils espèrent que leurs connaissances pourraient ouvrir la voie à de nouvelles techniques de fabrication de la lonsdaleite - qui pourraient remplacer le diamant ordinaire dans les applications industrielles qui nécessitent les matériaux les plus durs disponibles.
La recherche est décrite dans Actes de l'Académie nationale des sciences.
