Des diamants mystérieux et inédits découverts dans l’ancienne météorite Canyon Diablo
Depuis plus de 50 ans, on pense que les diamants trouvés dans les météorites ont une structure unique, mais il s’avère que la vérité est beaucoup plus complexe.
La météorite de Canyon Diablo. Crédit image : James St. John via Wikimedia Commons – CC BY 2.0
Les températures et pressions extrêmes produites lorsqu’une roche spatiale percute la Terre peuvent créer des matériaux distinctifs, comme le quartz choqué utilisé pour identifier les vestiges de tels événements. Canyon Diablo, en Arizona, contient des diamants aux structures inhabituelles, mais les scientifiques ont mal interprété ce qui les rend spéciaux.
Des processus très différents peuvent conduire aux mêmes minéraux. Bien que les diamants puissent être fabriqués par diverses forces terrestres, ils peuvent également être produits à partir de l’onde de choc lorsqu’un astéroïde percute la Terre avec seulement une petite partie de son énergie dissipée dans l’atmosphère.
Cependant, lorsque les scientifiques ont utilisé des techniques d’imagerie avancées pour examiner les diamants de la météorite Canyon Diablo, ils ont découvert qu’il ne s’agissait pas de pierres précieuses ordinaires. Dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, ils rapportent que ces pierres partagent la dureté proverbiale des diamants, mais qu’elles sont aussi inhabituellement malléables. En outre, elles possèdent des propriétés électroniques qui peuvent être réglées, ce qui les rend potentiellement utiles pour l’électronique.
Les diamants utilisés en joaillerie sont constitués d’atomes de carbone de forme cubique, chaque atome étant relié à quatre autres, parfois interrompus par des impuretés d’autres éléments qui peuvent ajouter une touche de couleur.
La lonsdaleite est une forme rare de carbone découverte pour la première fois en 1967 dans la météorite Canyon Diablo et dont on pensait auparavant qu’elle était constituée d’atomes dans un réseau hexagonal. Elle a été ajoutée à la liste des allotropes du carbone (manières dont l’élément remarquablement polyvalent peut s’arranger) avec le graphite, le carbone amorphe, le graphène et le graphyne.
Cependant, en examinant la lonsdaleite à l’aide de la spectroscopie Raman et de la cristallographie, le Dr Péter Németh de l’Institut de recherche géologique et géochimique et ses coauteurs ont découvert quelque chose de bien plus intéressant. Il s’avère que la lonsdaleite est en fait composée de diamants cubiques traditionnels et de domaines de type graphène qui se sont développés ensemble dans ce que l’on appelle des diaphites. Le cristal contient également de nombreuses erreurs où les atomes sont mal placés.
Au cours des deux dernières années, deux équipes ont décrit indépendamment des méthodes permettant de produire de la lonsdaleite en laboratoire. Apparemment, fabriquer la pierre la plus dure connue de l’humanité est l’idée que certains se font d’une activité pandémique. Cependant, il semble qu’ils aient pu fabriquer la lonsdaléite hexagonale qu’ils imaginaient, et non celle que l’on trouve dans Canyon Diablo et d’autres météorites.
“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”, a déclaré Németh dans un communiqué.
Lorsque le diamant et le graphène se rencontrent, des phénomènes inattendus se produisent au niveau de l’espacement des couches, ce qui explique les précédentes observations spectroscopiques de la lonsdaleite.
Les quantités disponibles de lonsdaleite étaient trop faibles pour permettre de tester certaines de ses propriétés. Cependant, la modélisation suggère que la formation hexagonale devrait être 58 % plus dure que les diamants ordinaires. La dureté des diaphites reste à déterminer.
Les auteurs espèrent que les leçons tirées de la lonsdaleite pourront être appliquées à d’autres matériaux riches en carbone qui contiennent des quantités importantes d’autres éléments placés sous une pression extrême.
Le co-auteur, le professeur Christoph Salzmann de l’University College London, voit des applications potentielles dans la production de tels cristaux. “Grâce à la croissance contrôlée des structures par couches, il devrait être possible de concevoir des matériaux à la fois ultra-durs et ductiles, dont les propriétés électroniques peuvent être ajustées d’un conducteur à un isolant”, a-t-il déclaré. M. Salzman estime que ces matériaux pourraient avoir “des applications allant des abrasifs et de l’électronique à la nanomédecine et à la technologie laser”.
Le nom lonsdaleite honore la cristallographe pionnière et activiste Dame Kathleen Lonsdale, qui a prouvé la planéité de l’anneau hexagonal du benzène.
La météorite Canyon Diablo est tombée il y a environ 50 000 ans, provoquant le cratère des météorites, l’un des cratères d’impact les plus intacts au monde.
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Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche
