Le diamant en fusion produit des superdiamants

Le diamant est l'un des matériaux les plus durs qui soient, mais il peut être encore plus dur. Selon les calculs théoriques, si le diamant est soumis à une pression extrême, il devrait se transformer en un matériau encore plus stable, le carbone BC8. Cette appellation fait référence à sa structure cristalline, dans laquelle les atomes sont liés de la même manière que dans le diamant, mais tassés encore plus efficacement. Les spécialistes pensent que ce matériau exotique se trouve dans le noyau de certaines exoplanètes. En principe, il devrait être possible de le produire en laboratoire à partir du diamant - il y a seulement un problème : le diamant ne respecte pas les prévisions. Il conserve sa structure même à une pression à laquelle, selon les règles de la thermodynamique, il devrait déjà se transformer en carbone BC8.

C'est pourquoi personne n'a encore pu voir ce matériau supposé facile à obtenir. Une équipe dirigée par Ivan I. Oleynik de l'Université de Floride du Sud a trouvé la raison probable de cette situation dans des simulations à haute résolution du carbone à haute pression. Et elle propose un moyen de produire réellement du carbone BC8. Comme le rapporte l'équipe dans la revue "The Journal of Physical Chemistry Letters", il existe une barrière d'énergie élevée entre le diamant et le carbone BC8. Celle-ci empêche le diamant de se réarticuler dans la nouvelle structure, même si elle est déjà plus favorable du point de vue énergétique depuis longtemps.

En fait, cela ressemble à la situation à pression normale : le graphite est moins énergétique et le diamant devrait donc s'y transformer immédiatement. Mais là encore, une barrière énergétique empêche la perte spontanée et tragique de la valeur d'innombrables bagues de fiançailles. Un tel état est appelé métastable : il devrait se désintégrer, mais ne le fait pas. Et c'est précisément pour cette raison que vous pouvez presser le diamant autant que vous le voulez, il ne se forme pas de carbone BC8. Il est toutefois possible de contourner le problème, de la même manière que pour le diamant hexagonal, un matériau exotique comparable. Les simulations du groupe de travail montrent en effet que le diamant peut fondre en carbone BC8.

Le plus drôle, c'est que le carbone BC8 est la structure la plus stable, même au-dessus du point de fusion du diamant. Par conséquent, lorsque le diamant fond, de petits cristaux de carbone BC8 se forment immédiatement. Selon la simulation, cela se produit à des pressions supérieures à 1200 gigapascals - douze millions de fois la pression atmosphérique - et à des températures à partir de 3700 kelvins, tout de même plus froides que la surface du soleil. Les spécialistes proposent de soumettre le diamant à deux fortes ondes de choc dans le cadre d'expériences à haute pression afin d'obtenir cette zone. Cette possibilité est actuellement à l'étude, rapportent-ils.

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