Le diamant
Par Marie-Josée Dodier et Lise-Anne Lemay
Tout le monde connaît l'existence du diamant qui représente, dans la tête de bien des gens, un symbole d'amour. Mais le diamant, en lui-même, a des caractéristiques beaucoup plus complexes. Il possède une très grande variété de propriétés. Les diamants ont aussi une histoire quoique l'on commence seulement à pouvoir les dater. Ce n'est qu'à la fin du 18e siècle qu'Antoine Laurent de Lavoisier a découvert que le diamant était une forme cristalline de carbone et c'est grâce à sa découverte que les autres chimistes ont pu effectuer des essais sérieux de synthèse du diamant. Bien sûr, il y a des effets sur l'environnement, mais ce n'est pas le diamant lui-même qui est source d'effets néfastes, ce sont plutôt les chemins empruntés pour arriver à en faire ce que nous connaissons de lui aujourd'hui. Ce fut un cheminement très long, c'est pourquoi il n'en sera pas question au cours de ce travail. Par contre, nous serons à même d'approfondir, au cours de cette recherche, ses impacts sur la science, sa formation et ses caractéristiques.
BIBLIOGRAPHIE:
CD Sciences, Geis Michael et Angus John. Des films de diamants semi-conducteurs, Pour la science, no 182, 1er décembre 1992.
LE DIAMANT ET SA FORMATION
Tout d'abord, le diamant est formé à partir de carbone. À des pressions de 60 000 atmosphères et à des températures supérieures à 1 500 degrés, le carbone est dissout dans un métal de transition fondu qui sert, à la fois, de solvant et de catalyseur: progressivement des cristaux de diamant apparaissent, puis grossissent. La forme la plus stable de carbone est le graphite, mais cela n'exclut pas l'existence d'une forme métastable (le diamant). En effet, étant donné que le graphite est beaucoup plus stable que le diamant aux faibles pressions, le diamant semblait ne pas pouvoir se former et, s'il avait été formé, il semblait devoir se transformer immédiatement en graphite. Par contre, le diamant ne se transforme en graphite que si la plupart des liaisons chimiques sont rompues: il faut "faire bouillir" le diamant. Si l'on synthétise du diamant à partir de gaz sous faible pression, il ne se transforme pas en graphite. Henry Meyer, de l'Université Purdue de l'Indiana, vient de trouver au Zaïre un bébé-diamant de 628 millions d'années. On croyait que le manteau terrestre n'en produisait plus depuis que la terre s'était refroidie, il y a trois milliards d'années, mais Meyer est convaincu qu'il se forme continuellement des diamants sous nos pieds et qu'ils feront peut-être surface au cours d'une éruption volcanique.
BIBLIOGRAPHIE:
CD Sciences, Geis Michael, Angus John. Des films de diamants semi-conducteurs, Pour la science, no 182, 1er décembre 1992.
CD Actualité/Québec, La Presse, La Presse Sciences, Géologie,, Lundi 19 septembre 1994.
LES CARACTÉRISTIQUES DU DIAMANT
Le diamant possède de nombreuses qualités qui sont dues, entre autres, à des liaisons entre les atomes bien plus fortes dans celui-ci que dans la plupart des autres solides et qui rendent les cristaux très denses. Par exemple, le diamant est le plus dur et le moins compressible de tous les métaux et lorsqu'il est parfaitement pur et exempt de défauts, c'est l'un des solides les plus transparents. Il faut aussi noter qu'à la température ambiante, c'est le meilleur conducteur de chaleur.
Le texte qui suit sur le diamant amorphe est un résumé du site
Vacuum Processes Laboratory (VPL)
Diamant amorphe
Le diamant amorphe n'est pas comme les autres allotropies du carbone. Les enrobages produits sur les substances refroidies sont dures, isolées électriquement, inertes et transparentes. Ils contiennent très peu ou pas d'hydrogène. Ils ont le lien caractéristique, le SP3 , qui est comme la cristalline de diamant même s'il y a un manque de structure à longue échéance. La plupart des recherches sur les pellicules de diamant sont concentrées sur la réduction de la température de dépôt, pour améliorer l'adhésion sur différents substituts, diminuant le stress résiduel qui, par le fait même, réduit la surface rugueuse.
L'enrobage du diamant amorphe est produit par la condensation des ions carboniques sur les substances refroidies. Également, cela reproduit certaines surfaces déjà finies et pouvant possiblement être adhérentes.
La diffraction des électrons caractérise la fine structure du diamant amorphe. On retrouve différents exemples d'enrobage et de polissage:
no1- Les enrobages d'outils coupants ( mèches de foreuses )
no2- Coefficient de friction
no3- Applications médicales ( scalpel )
no4- Revêtement optique ( pare-brise d'avion )
Le texte qui suit sur Une technologie pour le futur est un résumé du site CVD Diamond - a new Technology for the Future?
Une technologie pour le futur
Les scientifiques trouvent le diamant très impressionnant à cause de sa grande variété de propriétés. En voici quelques-unes : Il est le plus gros et le meilleur, c'est la matière la plus dure, il a le plus bas coefficient d'expansion, il est très conducteur et transparent aux ultraviolets et infrarouges.
Les chercheurs ont découvert un moyen synthétique de reproduire le diamant, tout en gardant ses propriétés. Cela fait plus de 30 ans que les industries du diamant le reproduisent synthétiquement en cristallisant du métal liquide de carbone à une pression de 50 à 100 KBar et à une tempéraure de 1800 à 2300 K. La température est le facteur le plus important lors du procédé de fabrication du diamant comme nous pouvons le remarquer.
L'intérêt mondial de l'utilisation du diamant dans le futur s'est accru avec la récente découverte: Il est possible de produire des polycristallines ( enrobages et films de diamant ) par le dépôt de plusieurs variétés de vapeur chimique: soit le gaz hydrocarbone (méthane) avec de l'hydrogène. Ces films de poudre de diamant peuvent démontrer les mêmes propriétés que ceux d'un diamant naturel. C'est très prometteur à cause du coût économique de production et des nouvelles possibilités d'utilisation.
Ce procédé de dépôt de vapeur chimique s'obtient par réaction chimique d'un gaz qui se dépose sur une surface solide. Toutes les techniques pour produire des films de diamant requièrent des molécules de gaz carbonique actives. On l'obtient par la chaleur thermique, plasma, micro-ondes activées et par la combustion.
Pour en savoir davantage sur le diamant, vous pouvez consulter:
Hope Diamond
Une brève histoire du diamant
What is a diamond?
Ce qu'est le diamant ainsi qu'un historique de son arrivée dans notre culture
The four C's (Clarity - Cut - Carat - Color)
Les 4 qualités du diamant
Image du diamant à l'état naturel
Conclusion
La formation du diamant est possible grâce au carbone, mais une chose très importante, à ne pas oublier, c'est que la température et la pression jouent un rôle primordial. De plus, le diamant a une grande variété de propriétés. Ces dernières intéressent les scientifiques encore plus et ils veulent donc approfondir leurs recherches. Le diamant est de plus en plus utilisé dans des domaines très connus comme dans la fabrication d'outils, en médecine et dans l'aéronautique. La technologie du diamant dans le futur aura une croissance incroyable. Nous avons maintenant découvert une façon de reproduire le diamant synthétiquement. Celui-ci possède une forme et une allure qui se rapprochent énormément du diamant naturel. Toutes ces nouveautés aideront au niveau de l'aspect économique étant donné que le coût de production sera moindre et cela ouvrira donc des portes pour de nouvelles possibilités d'utilisation. Et encore là, même dans les occasions spéciales, le diamant demeurera le présent le plus apprécié des gens.
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Recherche : Marie-Josée Dodier et Lise-Anne Lemay, Centre Le Goéland, Sherbrooke, QC
Page mise à jour : 28 mars 1998
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