Le Q-Carbon, un nouveau matériau et un raccourci possible vers le diamant


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  • Le Q-Carbon est un nouveau matériau qui rejoint le diamant et le graphite dans le club très fermé des nouvelles formes du carbone.



    Les scientifiques ont créé une nouvelle forme de carbone. Il est fluorescent, magnétique et il est plus dur que le diamant. Les scientifiques l’appellent Q-Carbon. Après le diamant et le graphite, c’est la nouvelle troisième forme du carbone. Jagdish Narayan et Anagh Bhaumik, scientifiques en matériaux, ont publié leur découverte dans la revue Journal of Applied Physics. Les propriétés inhabituelles du Q-Carbon le rendent idéal pour toutes sortes d’application selon Narayan allant de l’affichage électronique jusqu’aux revêtements abrasifs en passant par des capteurs biomédicaux compatibles avec l’organisme. De plus, le Q-Carbon permettra aussi de fabriquer facilement des diamants.

    Si la découverte est prouvée, alors la formation d’une nouvelle phase du carbone serait extraordinaire selon John Badding, chimiste à l’université de Pennsylvanie. Mais une découverte extraordinaire nécessite une preuve extraordinaire.

    Le carbone existe dans plusieurs structures. À température et pression ambiante, les atomes s’associent dans une structure 2D en nid d’abeille appelée graphène qui s’empile pour former le graphite. Le graphite est ce qu’on utilise pour la pointe de nos crayons. Si vous augmentez la chaleur et la pression, alors le carbone devient liquide ou vaporeux. Écrasez le carbone à haute pression et les atomes commencent à rebondir en boucle pour former une structure tétraédrique en 3D qui est propre aux diamants. Les scientifiques ont déjà créés d’autres structures de carbone incluant les nanotubes (des versions enroulées des feuilles de structure en nid d’abeille) ainsi que des Buckyballes qui sont des structures en forme de ballon de foot qui contient des atomes de carbone 60.

    Quand le carbone forme de nouvelles structures, alors on peut voir de nouvelles propriétés très excitantes selon Badding. Les diamants et les nanotubes de carbone sont d’une solidité phénoménale tandis que le graphène conduit l’électricité. Et le magnétisme est la propriété étonnante du Q-Carbone selon Narayan. Vous pouvez coller un flocon de Q-Carbon sur une pince en acier. Et c’est une grande découverte, car aucune des formes actuelles du carbone n’est magnétique.

    Narayan et Bhaumik, les deux de l’université de la Caroline du Nord, ont créé le Q-Carbon en utilisant une technique de chauffage par laser. En premier lieu, ils ont projeté des granulés de carbone avec un laser à haute énergie. Cela a produit un fin revêtement de carbone sur une feuille plate de saphir de la dimension d’un timbre. Ils ont arrêté l’énergie et ils ont fait chauffer le revêtement jusqu’à le faire fondre. La température nécessaire était de 4 000 kelvins, soit l’équivalent des deux tiers de la température sur la surface du soleil.

    Après cette grillade, le carbone s’est refroidi rapidement ou s’est Quenched (nom pour étanche) ce qui lui a valu le nom de Q-Carbon. Au lieu de s’imbriquer dans des mailles de diamant, les tétraèdres du carbone se sont mélangés dans un tas amorphe. C’est comme si quelqu’un avait fracassé la structure du diamant, mais que les briques élémentaires étaient restées intactes selon Narayan.

    À partir de ces briques élémentaires, l’équipe a pu développer des points, des films et des aiguilles en fournissant des graines pour la croissance du cristal. C’est important parce que cela signifie qu’on peut convertir du Q-Carbon en diamant à température et pression ambiantes selon Amit Goyal, scientifique en matériaux à l’université de New York. Actuellement, la fabrication industrielle de diamant est lente, chère et nécessite une très grande chaleur et pression.

    Narayan et Bhaumik ont analysé la structure du Q-Carbon en mesurant les emplacements et les liens des atomes en utilisant la spectroscopie Raman. Cette dernière est une technique d’empreinte digitale moléculaire qui mesure les vibrations des atomes. Les empreintes du diamant et des nanotubes de carbone sont très clairs, mais le tas amorphe est assez complexe selon Badding. Et cela augmente la difficulté de déterminer si c’est vraiment un nouveau matériau. Comme toutes les nouvelles découvertes, celle-ci devra être reproduite pour être confirmée.

     

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