Des océans de diamant sur Neptune et Uranus ?
Info rédaction, publiée le 24 janvier 2010



D'après une étude publiée par le magazine Nature Physics, les planètes gazeuses Uranus et Neptune pourraient être dotées d'océans de diamant liquide sur lesquels flotteraient des icebergs de diamant solide.

La température de fonte du diamant n'avait jusqu'ici jamais été mesurée mais après avoir soumis un diamant pur à une température extrême alliée à une pression 40 millions de fois supérieure à celle que l'on trouve sur Terre, des scientifiques ont réussi à le faire fondre.

Ils ont ainsi pu observer que lorsque la pression descend à 11 millions de bars et la température à 50.000 degrés, des blocs de diamants solides se forment pour flotter tels des icebergs, sur le diamant liquide.

Composées d’environ 10% de carbone, le constituant du diamant, Neptune et Uranus doivent être soumises, à grandes profondeurs, à des conditions similaires à celles de l'expérience menée par le Lawrence Livermore National Laboratory. Il est donc très possible que des océans de diamant sur lesquels flottent des icebergs de diamant solide, existent sur les deux géantes gazeuses.

Cette hypothèse a déjà été avancée par des chercheurs mais pour la démontrer, deux solutions pourraient être envisagées : l'envoi d'une sonde vers Uranus ou Neptune, ou la création de conditions semblables sur Terre. Mais ces solutions sont extrêmement coûteuses, en argent comme en temps, souligne Nature Physics.

Un diamant synthétique (aussi appelé diamant de synthèse ou diamant de culture) est produit en utilisant différentes techniques physiques et chimiques, visant à reproduire la structure des diamants naturels.

Les diamants synthétiques sont en janvier 2006 vendus à des prix de 10% à 50% inférieurs à ceux des diamants naturels. Leur production annuelle atteignait 3 milliards de carats (600 tonnes) et un montant d'un milliard de dollars, à comparer aux 130 millions de carats (26 tonnes) de l'extraction minière.

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High pressure, high temperature

La technique HPHT (en français Haute pression, haute température) consiste à faire un mélange de carbone (sous une forme abondante) et de métaux de transition (qui feront office de solvants) et à soumettre le tout à une très haute pression (environ 58 000 atmosphères) et température (environ 1 400 °C). La formation du diamant se fait alors par germination et croissance. Dans la méthode du gradient de température, un germe de diamant est inséré dans le réacteur avant la réaction.

Cette technique ne produit pour l'instant que des diamants de couleurs (jaune, orange, rose et bleu), qui ne sont pas purs.

Plusieurs entreprises, comme LifeGem ou Algordanza, utilisent cette technique pour réaliser des diamants composés du carbone issus des cendres de la crémation.

Chemical vapor deposition

La technique CVD (en français Dépôt chimique en phase vapeur) crée des couches de diamant. La méthode est de placer une couche de silice ou de diamant dans une chambre où règne une pression d'un dixième d'atmosphère. De l'hydrogène et du méthane sont alors injectés et chauffés par des micro-ondes. Les deux gaz se transforment en plasma et "tombent" sur le substrat, formant une couche de diamant qui croît avec le temps (environ 0,5 mm par jour), dans laquelle seront taillés des petits diamants. Les couches peuvent également servir telles quelles pour l'industrie.

Cette technique produit des diamants bien plus purs que ceux qui sont obtenus avec la HPHT.


Tequila

Une autre technique permet d'appliquer une fine pellicule de diamants de synthèses sur un matériau pour le rendre plus résistant à l'usure. Cette technique utilise une solution composée de 40 % d'éthanol et 60 % d'eau. Cette solution est vaporisée et le gaz résultant chauffé à 800 °C pour les molécules carbonées, permettant alors la formation de diamants de tailles comprises entre 100 et 400 nm [2].

La tequila (la boisson nationale mexicaine) étant composé en même proportion d'éthanol et eau, les trois chercheurs mexicains à l'origine de cette découverte ont ensuite démontré que l'utilisation de tequila blanche est possible, malgré les impuretés. Cette méthode bon marché semble offrir des perspectives intéressantes [2].

Des physiciens de l'institut de recherche sur les faisceaux de l'université de Brême (Nord de l'Allemagne) ont réussi pour la première fois à fabriquer des diamants en air libre.

Ils ont pour cela mis au point un procédé automatisé utilisant un plasmatron à photons qui permet la précipitation du diamant dans l'atmosphère, sans avoir recours à une surpression ni à une chambre de réaction. Le procédé permet en outre d'atteindre une vitesse de recouvrement de 2 manomètres d'épaisseur par minute. Jusqu'à présent, le seul moyen d'obtenir des diamants était d'avoir recours à une chambre à vide, technique onéreuse pour une très faible quantité de diamants produite. Cette nouvelle technique ouvrirait de nouvelles possibilités dans l'industrie des outils comme par exemple la possibilité de revêtir des pièces tridimensionnelles ou des rubans de scie utilisés pour la découpe des métaux.

Pour arriver à créer ces diamants synthétiques polycristallins, les physiciens brêmois ont utilisé un laser d'une puissance de plusieurs kilowatts pour l'ionisation du gaz porteur plutôt que de l'électricité. Le rayon laser est dirigé par deux miroirs pour être ensuite focalisé. Maintenu en position droite, le rayon produit des éclairs au sein du gaz avec des températures atteignant localement de 15000 à 20000 °C. Le gaz porteur se transforme alors en plasma, et le gaz hydrocarboné également présent est dissocié en éléments simples. Les atomes de carbone croissent sur un substrat situé en-dessous. Un système de refroidissement par circuit d'eau s'assure que le plasmatron ne s'emballe pas thermiquement.